氧化纤维素的溶解和通过用多价阳离子交联的颗粒制备方法

氧化纤维素的溶解和通过用多价阳离子交联的颗粒制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于溶解改性纤维素的方法，其包括：使改性纤维素溶液与至少一种多价阳离子接触以形成多个改性纤维素颗粒。
【专利说明】氧化纤维素的溶解和通过用多价阳离子交联的颗粒制备
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求享受2012年6月28日提交的美国临时申请N0.61/665，540的优先权，并在此通过引用将其全部内容并入本发明。
【背景技术】【技术领域】
[0003]本发明涉及用于溶解纤维素的体系和方法。特别地，本发明提供了用于溶解改性纤维素的方法。
[0004] 相关现有技术背景
[0005]纤维素是最丰富的生物可再生材料，且纤维素衍生的产品已经用于多种工业中，包括织物和医疗产品的制造。除了使用未改性的含纤维素材料(例如木材、棉花)之外，现代纤维素技术需要从初始原料使用自现代化学工业开始时就改变得极小的技术萃取和处
理纤维素。
[0006]纤维素和纤维素产品的全部潜力并没有全部得到开发，部分是因为向石油基聚合物的历史性变迁，并且还因为能够容易地在其中溶解纤维素的普通溶剂的数量有限。传统的纤维素溶解过程，包括铜铵和黄原酸盐法通常是麻烦或昂贵的，并且需要在相对苛刻的条件下使用不常见的溶剂，这些溶剂典型的具有高离子强度。
[0007]现有技术已经公 开了多种溶解纤维素的方法。例如，参见McCormick等人的“Solution Studies of Cellulose in Lithium Chloride and N, N-Dimethylacetamide，”Macromolecules, 1985，Vol.18，N0.12，1985，pp.2394-2401 ；Timpa 的 “Application ofUniversal Calibration in Gel Permeation Chromatography for Molecular WeightDetermination of Plant Cell Wall Polymers:Cotton Fiber,，，J.Agric.Food Chem.,1991, 39, 270-275 ;和 Strli6 等人的 “Size Exclusion Chromatograhy of Cellulose inLiCl/N, N-Dimethylacetamide, ” J.Biochem.Biophys.Methods, 2003, 56, pp.265-279。
[0008]人们仍然期望改进溶解纤维素的方法，以克服需要高的热处理、过多的物理操作(例如搅拌)和/或长处理时间，所有这些都导致纤维素的降解和从氧化的纤维素上除去氧化基团。

【发明内容】

[0009]在一个实施方案中，本发明提供了一种方法，其包括:通过在惰性气氛中使改性纤维素与溶剂接触形成混合物以形成溶胀的改性纤维素；将所述混合物调整到大约115°C至大约145°C的第一温度；在惰性气氛中使所述溶胀的改性纤维素与盐接触以形成改性纤维素溶液；以及将所述改性纤维素溶液调整到大约90°C至大约120°C的第二温度。
[0010]根据以上实施方案的一个方面，所述第一温度为大约120°C至大约140°C。
[0011]根据以上实施方案的一个方面，所述第一温度为大约130°C至大约135°C。[0012]根据以上实施方案的一个方面，所述第二温度为大约100°C至大约110°C。
[0013]根据以上实施方案的一个方面，所述溶剂选自N，N_ 二甲基乙酰胺、N-甲基-2-批咯烷酮以及它们的组合组成的组。
[0014]根据以上实施方案的一个方面，所述盐选自卤化锂、卤化钠、卤化钾以及它们的组合组成的组。
[0015]根据以上实施方案的一个方面，所述改性纤维素是氧化纤维素。
[0016]根据以上实施方案的一个方面，所述改性纤维素溶液包括氧化度为溶解之前(predissolved)的氧化纤维素的氧化度的大约80%至大约120%的溶解的氧化纤维素。
[0017]根据以上实施方案的一个方面，所述改性纤维素溶液包括分子量为溶解之前的氧化纤维素的分子量的大约80%至大约120%的溶解的氧化纤维素。
[0018]根据另一个实施方案，本发明提供了一种方法，其包括:通过在惰性气氛中使氧化的纤维素与溶剂接触形成混合物以形成溶胀的氧化纤维素，该氧化纤维素具有大约0.2至大约1.0的氧化度；将所述混合物调整到大约115°C至大约145°C的第一温度；在惰性气氛中使所述溶胀的氧化纤维素与盐接触以形成氧化纤维素溶液；以及将所述氧化纤维素溶液调整到大约90°C至大约120°C的第二温度，其中溶解的氧化纤维素具有的氧化度是溶解之前的氧化纤维素的氧化度的大约80%至大约120%。
[0019]根据以上实施方案的一个方面，所述第一温度为大约120°C至大约140°C。
[0020]根据以上实施方案的一个方面，所述第二温度为大约100°C至大约110°C。
[0021]根据以上实施方案的一个方面，所述溶剂选自N，N_ 二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮以及它们的组合组成的组。`
[0022]根据以上实施方案的一个方面，所述盐选自卤化锂、卤化钠、卤化钾以及它们的组合组成的组。
[0023]根据以上实施方案的一个方面，所述盐以所述氧化纤维素的大约0.1重量％至3
重量％的量存在。
[0024]在进一步的实施方案中，本发明提供了一种方法，其包括:通过在惰性气氛中使改性纤维素与溶剂接触形成混合物以形成溶胀的改性纤维素；将所述混合物调整到大约115°C至大约145°C的第一温度；在惰性气氛中使所述溶胀的改性纤维素与盐接触以形成惰性气氛中的改性纤维素溶液；以及将所述改性纤维素溶液调整到大约90°C至大约120°C的第二温度，其中溶解的改性纤维素具有的分子量是溶解之前的改性纤维素的分子量的大约80%至大约100%。
[0025]根据以上实施方案的一个方面，所述溶剂选自N，N- 二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮以及它们的组合组成的组。
[0026]根据以上实施方案的一个方面，所述盐选自卤化锂、卤化钠、卤化钾以及它们的组合组成的组。
[0027]根据以上实施方案的一个方面，所述第一温度为大约120°C至大约140°C。
[0028]根据以上实施方案的一个方面，所述第二温度为大约100°C至大约110°C。
[0029]根据以上实施方案的一个方面，所述盐以所述改性纤维素的大约0.1重量％到3
重量％的量存在。
[0030]根据以上实施方案的一个方面，所述改性纤维素是氧化纤维素。[0031]在一个实施方案中，本发明提供了一种改性纤维素溶液，其通过以下步骤形成，在惰性气氛中使改性纤维素与溶剂接触以形成溶胀的改性纤维素；将所述混合物调整到第一温度；在惰性气氛中使该溶胀的改性纤维素与盐接触以形成改性纤维素溶液；将所述改性纤维素溶液调整到低于所述第一温度的第二温度；以及使所述改性纤维素溶液与至少一种多价阳离子接触以形成多个(a plurality of)改性纤维素颗粒。
[0032]根据以上实施方案的一个方面，所述溶胀的改性纤维素的接触在调整所述第一温度后进行。
[0033]本发明还提供了改性纤维素的溶液，其包括分子量为溶解之前的改性纤维素的分子量的大约80%至大约100%的溶解的改性纤维素。
[0034]在一个实施方案中，本发明提供了一种方法，其包括:形成改性纤维素溶液；以及，使所述改性纤维素溶液与至少一种多价阳离子接触以形成多个改性纤维素颗粒。
[0035]根据以上实施方案的一个方面，所述改性纤维素溶液的形成包括:在惰性气氛中使改性纤维素与溶剂接触以形成溶胀的改性纤维素；将所述溶胀的改性纤维素混合物调整到第一温度；在惰性气氛中使所述溶胀的改性纤维素与盐接触以形成改性纤维素溶液；以及将改性纤维素溶液调整到低于所述第一温度的第二温度。
[0036]根据以上实施方案的一个方面，所述至少一种多价阳离子选自钙、钡、锌、镁、铬、钼和铁的阳离子组成的组。
[0037]根据以上实施方案的一个方面，所述方法进一步包括剪切改性的溶液以形成多个改性纤维素颗粒。
[0038]根据以上实施方案的一个方面，所述第一温度为大约115°C至大约145°C并且所述第二温度为大约90°C至大约120°C。
[0039]根据以上实施方案的 一个方面，所述溶剂选自N，N- 二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮以及它们的组合组成的组。
[0040]根据以上实施方案的一个方面，所述盐选自卤化锂、卤化钠、卤化钾以及它们的组合组成的组。
[0041]根据以上实施方案的一个方面，所述改性纤维素是氧化纤维素。
[0042]根据以上实施方案的一个方面，所述多个改性纤维素颗粒包括氧化度是溶解之前的氧化纤维素的氧化度的大约80%至大约120%的氧化纤维素。
[0043]根据以上实施方案的一个方面，所述多个改性纤维素颗粒包括分子量是溶解之前的氧化纤维素的分子量的大约80%至大约120%的氧化纤维素。
[0044]在一个实施方案中，本发明提供了一种方法，其包括:形成氧化纤维素溶液；以及，使所述氧化纤维素溶液与至少一种多价阳离子接触以形成多个氧化纤维素颗粒，其具有的氧化度是溶解之前的氧化纤维素的氧化度的大约80%至大约120%。
[0045]根据以上实施方案的一个方面，所述氧化纤维素溶液的形成包括:在惰性气氛中使氧化纤维素与溶剂接触以形成具有大约0.2至大约1.0的氧化度的溶胀的氧化纤维素；将该溶胀的氧化纤维素调整到第一温度；在惰性气氛中使该溶胀的氧化纤维素与盐接触以形成氧化纤维素溶液；以及将所述氧化纤维素溶液调整到低于所述第一温度的第二温度。
[0046]根据以上实施方案的一个方面，所述第一温度为大约120°C至大约140°C且所述第二温度为大约100°C至大约110°C。[0047]根据以上实施方案的一个方面，其包括剪切氧化的溶液以形成多个氧化纤维素颗粒。
[0048]根据以上实施方案的一个方面，所述溶剂选自N，N- 二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮以及它们的组合组成的组。
[0049]根据以上实施方案的一个方面，所述盐选自卤化锂、卤化钠、卤化钾以及它们的组合组成的组。
[0050]根据以上实施方案的一个方面，该至少一种多价阳离子选自钙、钡、锌、镁、铬、钼和铁的阳离子组成的组。
[0051]在一个实施方案中，本发明提供了一种方法，其包括:形成改性纤维素溶液；以及，使所述改性纤维素溶液与至少一种多价阳离子接触以形成多个改性纤维素颗粒，其所具有的分子量是溶解之前的改性纤维素的分子量的大约80%至大约100%。
[0052]根据以上实施方案的一个方面，所述改性纤维素溶液的形成包括:在惰性气氛中使改性纤维素与溶剂接触以形成溶胀的改性纤维素；将所述溶胀的改性纤维素混合物调整到第一温度；在惰性气氛中使所述溶胀的改性纤维素与盐接触以形成改性纤维素溶液；以及将所述改性纤维素溶液调整到低于所述第一温度的第二温度。
[0053]根据以上实施方案的一个方面，所述溶剂选自N，N- 二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮以及它们的组合组成的组。
[0054]根据以上实施方案的一个方面，所述盐选自卤化锂、卤化钠、卤化钾以及它们的组合组成的组。
[0055]根据以上实施方案的一个方面，所述第一温度为大约120°C至大约140°C且所述第二温度为大约100°c至大约·110°C。
[0056]根据以上实施方案的一个方面，该方法进一步包括剪切改性溶液以形成所述多个改性纤维素颗粒。
[0057]根据以上实施方案的一个方面，该至少一种多价阳离子选自钙、钡、锌、镁、铬、钼和铁是阳离子组成的组。
[0058]根据以上实施方案的一个方面，其中所述改性纤维素是氧化纤维素。
[0059]在一个实施方案中，本发明提供了一种用于形成组合物的方法，其包括:形成改性纤维素溶液；形成可与改性纤维素溶液交联的阳离子组合物；以及，使所述改性纤维素溶液与所述阳离子组合物在处理位点上接触，由此形成离子性交联的凝胶。
[0060]根据以上实施方案的一个方面，所述改性纤维素溶液的形成包括:在惰性气氛中使改性纤维素与溶剂接触以形成溶胀的改性纤维素；将所述溶胀的改性纤维素混合物调整到第一温度；在惰性气氛中使所述溶胀的改性纤维素与盐接触以形成改性纤维素溶液；以及将所述改性纤维素溶液调整到低于所述第一温度的第二温度。
[0061]根据以上实施方案的一个方面，所述改性纤维素溶液具有大约8.0至大约9.5的pH值。
[0062]根据以上实施方案的一个方面，所述阳离子组合物是具有大约2.0至大约6.0的PH值的壳聚糖水溶液。
[0063]根据以上实施方案的一个方面，所述阳离子组合物是至少一种多价阳离子的水溶液。[0064]根据以上实施方案的一个方面，该至少一种多价阳离子选自钙、钡、锌、镁、铬、钼和铁的阳离子组成的组。
[0065]根据以上实施方案的一个方面，所述方法进一步包括将所述改性纤维素溶液和所述阳离子组合物会集地应用在处理位点上。
[0066]根据以上实施方案的一个方面，所述改性纤维素是氧化纤维素。
[0067]在一个实施方案中，本发明提供了一种用于形成组合物的方法，其包括:形成改性纤维素溶液；形成凝胶化组合物；并且使所述改性纤维素溶液和所述组合物在处理位点上接触，由此形成凝胶。
[0068]根据以上实施方案的一个方面，所述改性纤维素溶液的形成包括:在惰性气氛中使改性纤维素与溶剂接触以形成溶胀的改性纤维素；将所述溶胀的改性纤维素混合物调整到第一温度；在惰性气氛中使所述溶胀的改性纤维素与盐接触以形成改性纤维素溶液；以及将所述改性纤维素溶液调整到低于所述第一温度的第二温度。
[0069]根据以上实施方案的一个方面，所述凝胶组合物是具有大约2.0至大约6.0的pH值的壳聚糖水溶液。
[0070]根据以上实施方案的一个方面，所述改性纤维素溶液具有大约8.0至大约9.5的pH值。
[0071]根据以上实施方案的一个方面，所述凝胶化组合物是至少一种多价阳离子的水溶液。
[0072]根据以上实施方案的一个方面，该至少一种多价阳离子选自钙、钡、锌、镁、铬、钼和铁阳离子组成的组。
`[0073]根据以上实施方案的一个方面，所述凝胶化组合物选自水、盐水、磷酸盐缓冲盐水以及它们的组合组成的组。
[0074]根据以上实施方案的一个方面，所述凝胶化组合物是羧甲基纤维素的水溶液，其中该羧甲基纤维素以溶液的大约0.5重量％至溶液的大约5重量％的量存在。
[0075]根据以上实施方案的一个方面，所述凝胶化组合物是基于甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸甘油酯、甲基丙烯酸甘油酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺以及它们的组合中的至少一种的丙烯酸类聚合物溶液。
[0076]根据以上实施方案的一个方面，所述溶液包括选自丙酮、乙酸乙酯、二甲基醚和它们的组合组成的组的溶剂。
[0077]根据以上实施方案的一个方面，所述凝胶化组合物包括选自阿莫西林、头孢氨苄和它们的组合组成的组的席夫碱化合物。
[0078]根据以上实施方案的一个方面，所述凝胶化组合物包括三赖氨酸、白蛋白、聚乙二醇胺和它们的组合。
[0079]根据以上实施方案的一个方面，所述方法进一步包括将所述改性纤维素溶液和所述凝胶化组合物会集地应用在处理位点上。
[0080]根据以上实施方案的一个方面，其中所述改性纤维素是氧化纤维素。
[0081]在一个实施方案中，本发明提供了一种方法，其包括:形成改性纤维素溶液；并且使所述改性纤维素溶液与至少一种非溶剂接触以形成多个改性纤维素颗粒。
[0082]根据以上实施方案的一个方面，所述改性纤维素溶液的形成包括:在惰性气氛中使改性纤维素与溶剂接触以形成溶胀的改性纤维素；将所述溶胀的改性纤维素混合物调整到第一温度；在惰性气氛中使所述溶胀的改性纤维素与盐接触以形成改性纤维素溶液；以及将所述改性纤维素溶液调整到低于所述第一温度的第二温度。
[0083]根据以上实施方案的一个方面，所述至少一种非溶剂选自烷烃、油脂甘油(oilsglycerins)、二醇类和它们的组合组成的组。
[0084]根据以上实施方案的一个方面，所述方法进一步包括剪切改性的溶液以形成多个改性纤维素颗粒。
[0085]根据以上实施方案的一个方面，所述第一温度为大约115°C至大约145°C且第二温度为大约90°C到大约120°C。
[0086]根据以上实施方案的一个方面，所述溶剂选自N，N- 二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮以及它们的组合组成的组。
[0087]根据以上实施方案的一个方面，所述盐选自卤化锂、卤化钠、卤化钾以及它们的组合组成的组。
[0088]根据以上实施方案的一个方面，所述改性纤维素是氧化纤维素。
[0089]根据以上实施方案的一个方面，所述多个改性纤维素颗粒包括氧化度是溶解之前的氧化纤维素的氧化度的大约80%至大约120%的氧化纤维素。
[0090]根据以上实施方案的一个方面，所述多个改性纤维素颗粒包括分子量是溶解之前的氧化纤维素的分子量的大约80%至大约120%的氧化纤维素。
[0091]在一个实施方案中，本发明提供了一种方法，其包括:形成氧化纤维素溶液；并且使所述氧化纤维素溶液与至少·一种非溶剂接触以形成氧化度是溶解之前的氧化纤维素的氧化度的大约80%至大约120%的多个氧化纤维素颗粒。
[0092]根据以上实施方案的一个方面，所述氧化纤维素溶液的形成包括:在惰性气氛中使氧化纤维素与溶剂接触以形成溶胀的氧化纤维素，该氧化纤维素具有大约0.2至大约1.0的氧化度；将所述溶胀的氧化纤维素调整到第一温度；在惰性气氛中使所述溶胀的氧化纤维素与盐接触以形成氧化纤维素溶液；以及将所述氧化纤维素溶液调整到低于所述第
一温度的第二温度。
[0093]根据以上实施方案的一个方面，所述第一温度为大约115°C至大约145°C且所述第二温度为大约90°C至大约120°C。
[0094]根据以上实施方案的一个方面，该方法进一步包括剪切所述氧化的溶液以形成所述多个氧化纤维素颗粒。
[0095]根据以上实施方案的一个方面，所述溶剂选自N，N- 二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮以及它们的组合组成的组。
[0096]根据以上实施方案的一个方面，所述盐选自卤化锂、卤化钠、卤化钾以及它们的组合组成的组。
[0097]根据以上实施方案的一个方面，所述至少一种非溶剂选自烷烃、油脂甘油、二醇类和它们的组合组成的组。
[0098]在一个实施方案中，本发明提供了一种方法，其包括:形成改性纤维素溶液；并且使所述改性纤维素溶液与至少一种非溶剂接触形成其所具有的分子量是溶解之前的改性纤维素的分子量的大约80%至大约100%的多个改性纤维素颗粒。[0099]根据以上实施方案的一个方面，所述改性纤维素溶液的形成包括:在惰性气氛中使改性纤维素与溶剂接触以形成溶胀的改性纤维素；将所述溶胀的改性纤维素混合物调整到第一温度；在惰性气氛中使所述溶胀的改性纤维素与盐接触以形成改性纤维素溶液，以及将所述改性纤维素溶液调整到低于所述第一温度的第二温度。
[0100]根据以上实施方案的一个方面，所述溶剂选自N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮以及它们的组合组成的组。
[0101]根据以上实施方案的一个方面，所述盐选自卤化锂、卤化钠、卤化钾以及它们的组合组成的组。 [0102]根据以上实施方案的一个方面，所述第一温度为大约115°C至大约145°C且所述第二温度为大约90°C至大约120°C。
[0103]根据以上实施方案的一个方面，该方法进一步包括剪切改性的溶液以形成多个改性纤维素颗粒。
[0104]根据以上实施方案的一个方面，所述至少一种非溶剂选自烷烃、油脂甘油、二醇类和它们的组合组成的组。
[0105]在一个实施方案中，本发明提供了一种用于形成组合物的方法，其包括:形成改性纤维素溶液；形成沉淀组合物；以及在处理位点处使所述改性纤维素溶液和所述沉淀组合物接触，由此从所述改性纤维素溶液中沉淀出改性纤维素并且形成凝胶。
[0106]根据以上实施方案的一个方面，所述改性纤维素溶液的形成包括:在惰性气氛中使改性纤维素与溶剂接触以形成溶胀的改性纤维素；将所述溶胀的改性纤维素混合物调整到第一温度；在惰性气氛中使所述溶胀的改性纤维素与盐接触以形成改性纤维素溶液；以及将所述改性纤维素溶液调整到低于所述第一温度的第二温度。
[0107]根据以上实施方案的一个方面，所述第一温度为大约115°C至大约145°C且所述第二温度为大约90°C至大约120°C。
[0108]根据以上实施方案的一个方面，所述沉淀组合物选自水、盐水、磷酸盐缓冲盐水和它们的组合组成的组。
[0109]根据以上实施方案的一个方面，所述沉淀组合物是羧甲基纤维素的水溶液，其中该羧甲基纤维素以溶液的大约0.5重量％到溶液的大约5重量％存在。
[0110]根据以上实施方案的一个方面，所述沉淀组合物是基于甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸甘油酯、甲基丙烯酸甘油酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺以及它们的组合中的至少一种的丙烯酸类聚合物溶液。
[0111]根据以上实施方案的一个方面，所述沉淀组合物溶液包括选自丙酮、乙酸乙酯、二甲基醚以及它们的组合组成的组中的溶剂。
[0112]根据以上实施方案的一个方面，所述方法进一步包括将所述改性纤维素溶液和所述沉淀组合物会集地应用在处理位点上。
[0113]在一个实施方案中，本发明提供了一种用于形成组合物的方法，其包括:形成改性纤维素溶液；形成可与所述改性纤维素溶液共价交联的可交联组合物；以及使所述改性纤维素溶液与所述组合物在处理位点处接触，由此形成交联凝胶。
[0114]根据以上实施方案的一个方面，所述可交联组合物包括选自阿莫西林、头孢氨苄和它们的组合组成的组中的席夫碱化合物。[0115]根据以上实施方案的一个方面，可交联组合物包括三赖氨酸、白蛋白、聚乙二醇胺和它们的组合。
[0116]根据以上实施方案的一个方面，所述可交联组合物是水溶液。
[0117]根据以上实施方案的一个方面，所述方法进一步包括将所述改性纤维素溶液和所述可交联组合物会集地应用在处理位点上。
[0118]在一个实施方案中，本发明提供了一种用于形成组合物的方法，其包括:形成改性纤维素溶液；形成凝胶化组合物；以及使所述改性纤维素溶液和所述组合物在处理位点处接触，由此形成凝胶。
[0119]根据以上实施方案的一个方面，所述改性纤维素溶液的形成包括:在惰性气氛中使改性纤维素与溶剂接触以形成溶胀的改性纤维素；将所述溶胀的改性纤维素混合物调整到第一温度；在惰性气氛中使所述溶胀的改性纤维素与盐接触以形成改性纤维素溶液；以及将所述改性纤维素溶液调整到低于所述第一温度的第二温度。 [0120]根据以上实施方案的一个方面，所述第一温度为大约115°C至大约145°C且所述第二温度为大约90°C至大约120°C。
[0121]根据以上实施方案的一个方面，所述凝胶化组合物是具有大约2.0至大约6.0的PH值的壳聚糖的水溶液。
[0122]根据以上实施方案的一个方面，所述改性纤维素溶液具有大约8.0至大约9.5的pH值。
[0123]根据以上实施方案的一个方面，所述凝胶化组合物是至少一种多价阳离子的水溶液。
[0124]根据以上实施方案的一个方面，该至少一种多价阳离子选自钙、钡、锌、镁、铬、钼和铁的阳离子组成的组。
[0125]根据以上实施方案的一个方面，该凝胶化组合物选自水、盐水、磷酸盐缓冲盐水和它们的组合组成的组。
[0126]根据以上实施方案的一个方面，所述凝胶化组合物是羧甲基纤维素的水溶液，其中该羧甲基纤维素以溶液的大约0.5重量％至溶液的大约5重量％存在。
[0127]根据以上实施方案的一个方面，所述凝胶化组合物是基于甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸甘油酯、甲基丙烯酸甘油酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺以及它们的组合中的至少一种的丙烯酸类聚合物溶液。
[0128]根据以上实施方案的一个方面，该溶液包括选自丙酮、乙酸乙酯、二甲基醚和它们的组合组成的组中的溶剂。
[0129]根据以上实施方案的一个方面，所述凝胶化组合物包括选自阿莫西林、头孢氨苄和它们的组合组成的组中的席夫碱化合物。
[0130]根据以上实施方案的一个方面，所述凝胶化组合物包括三赖氨酸、白蛋白、聚乙二醇胺和它们的组合。
[0131]根据以上实施方案的一个方面，所述方法进一步包括将所述改性纤维素溶液和所述凝胶化组合物会集地应用在处理位点处。
[0132]在一个实施方案中，本发明提供了一种方法，其包括:形成改性纤维素溶液；以及使所述溶解的改性纤维素与至少一种中和剂接触以形成多个改性纤维素颗粒。[0133]根据以上实施方案的一个方面，所述改性纤维素溶液的形成包括:在惰性气氛中使改性纤维素与溶剂接触以形成溶胀的改性纤维素；将所述溶胀的改性纤维素混合物调整到第一温度；在惰性气氛中使所述溶胀的改性纤维素与盐接触以形成改性纤维素溶液；以及将所述改性纤维素溶液调整到低于所述第一温度的第二温度。
[0134]根据以上实施方案的一个方面，该至少一种中和剂选自氨(ammonia)、氢氧化铵、氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化锂、碳酸钾、碳酸氢钾和它们的组合组成的组。
[0135]根据以上实施方案的一个方面，所述方法进一步包括剪切溶解的改性溶液以形成多个改性纤维素颗粒。
[0136]根据以上实施方案的一个方面，所述第一温度为大约115°C至大约145°C且所述第二温度为大约90°C至大约120°C。
[0137]根据以上实施方案的一个方面，所述溶剂选自N，N_ 二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮以及它们的组合组成的组。
[0138]根据以上实施方案的一个方面，所述盐选自卤化锂、卤化钠、卤化钾以及它们的组合组成的组。
[0139]根据以上实施方案的一个方面，所述改性纤维素是氧化纤维素且所述多个改性纤维素颗粒包括氧化度是溶解之前的氧化纤维素的氧化度的大约80%至大约120%的氧化纤维素。
[0140]根据以上实施方案的一个方面，所述多个改性纤维素颗粒包括分子量是溶解之前的氧化纤维素的分子量的大约80%至大约120%的氧化纤维素。
[0141]在一个实施方案中，本发明提供了一种方法，其包括:形成氧化纤维素溶液；以及使所述溶解的氧化纤维素与至少一种中和剂接触以形成多个氧化纤维素颗粒，该颗粒所具有的氧化度是溶解之前的氧化纤维素的氧化度的大约80%到大约120%。
[0142]根据以上实施方案的一个方面，所述氧化纤维素溶液的形成包括:在惰性气氛中使氧化纤维素与溶剂接触以形成具有大约0.2至大约1.0的氧化度的溶胀的氧化纤维素；将所述溶胀的氧化纤维素调整到第一温度；在惰性气氛中使所述溶胀的氧化纤维素与盐接触以形成氧化纤维素溶液；以及将所述氧化纤维素溶液调整到低于所述第一温度的第二温度。
[0143]根据以上实施方案的一个方面，所述第一温度为大约115°C至大约145°C且所述第二温度为大约90°C至大约120°C。
[0144]根据以上实施方案的一个方面，所述方法进一步包括剪切该溶解的氧化溶液以形成多个氧化纤维素颗粒。
[0145]根据以上实施方案的一个方面，所述溶剂选自N，N_ 二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮以及它们的组合组成的组。
[0146]根据以上实施方案的一个方面，所述盐选自卤化锂、卤化钠、卤化钾以及它们的组合组成的组。
[0147]根据以上实施方案的一个方面，该至少一种中和剂选自氨、氢氧化铵、氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化锂、碳酸钾、碳酸氢钾和它们的组合组成的组。
[0148]在一个实施方案中，本发明提供了一种方法，其包括:形成改性纤维素溶液；以及使所述溶解的改性纤维素与至少一种中和剂接触以形成多个改性纤维素颗粒，其所具有的分子量是溶解之前的改性纤维素的分子量的大约80%至大约100%。
[0149]根据以上实施方案的一个方面，所述改性纤维素溶液的形成包括:在惰性气氛中使改性纤维素与溶剂接触以形成溶胀的改性纤维素；将所述溶胀的改性纤维素混合物调整到第一温度；在惰性气氛中使所述溶胀的改性纤维素与盐接触以形成改性纤维素溶液；以及将所述改性纤维素溶液调整到低于所述第一温度的第二温度。
[0150]根据以上实施方案的一个方面，所述溶剂选自N，N_ 二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮以及它们的组合组成的组。
[0151]根据以上实施方案的一个方面，所述盐选自卤化锂、卤化钠、卤化钾以及它们的组合组成的组。
[0152]根据以上实施方案的一个方面，所述第一温度为大约115°C至大约145°C且所述第二温度为大约90°C至大约120°C。
[0153]根据以上实施方案的一个方面，所述方法进一步包括剪切该溶解的改性溶液以形成多个改性纤维素颗粒。
[0154]根据以上实施方案的一个方面，该至少一种中和剂选自氨、氢氧化铵、氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化锂、碳酸钾、碳酸氢钾和它们的组合组成的组。
[0155]在一个实施方案中，本发明提供了一种用于形成微球的方法，其包括:使溶剂与改性纤维素接触以形成溶液；使所述改性纤维素溶液与至少一种生物活性剂接触以形成非连续相液体；使所述非连续相液体与连续相液体接触以形成乳液；以及使该乳液与第三相液体接触以便从乳液中萃取出溶剂，由此形成多个改性纤维素微球。
[0156]根据以上实施方案的一个方面，该生物活性剂选自亲水性生物活性剂、蛋白质治疗剂、生物制剂和它们的组合 组成的组。
[0157]根据以上实施方案的一个方面，所述第三相液体可与所述连续相液体和所述非连续相液体混溶。
[0158]根据以上实施方案的一个方面，所述第三相液体选自肉豆蘧酸异丙酯、己烷、甘油三酯和它们的组合组成的组。
[0159]根据以上实施方案的一个方面，所述第三相液体以连续相液体的大约130体积％至大约170体积％的量存在。
[0160]根据以上实施方案的一个方面，所述改性纤维素溶液的形成包括:在惰性气氛中使改性纤维素与溶剂接触以形成溶胀的改性纤维素；将所述溶胀的改性纤维素混合物调整到第一温度；在调整到第一温度之后，在惰性气氛中使所述溶胀的改性纤维素与盐接触以形成改性纤维素溶液；以及将所述改性纤维素溶液调整到大约90°C至大约120°C的第二温度。
[0161]根据以上实施方案的一个方面，所述第一温度为大约115°C至大约145°C且所述第二温度为大约90°C至大约120°C。
[0162]根据以上实施方案的一个方面，所述溶剂选自N，N_ 二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮以及它们的组合组成的组。
[0163]根据以上实施方案的一个方面，所述盐选自卤化锂、卤化钠、卤化钾以及它们的组合组成的组。[0164]根据以上实施方案的一个方面，所述连续相选自基于植物的油、基于石油的油、基于硅氧烷的油和它们的组合组成的组。
[0165]根据以上实施方案的一个方面，所述方法进一步包括:使所述多个改性纤维素微球与可生物降解的聚合物的溶液和水溶液接触以形成乳液；以及萃取出包封了多个改性纤维素微球的多个可生物降解聚合物微球。
[0166]根据以上实施方案的一个方面，所述可生物降解的聚合物是脂肪族聚酯。
[0167]根据以上实施方案的一个方面，所述水溶液包括至少一种乳化剂和水。
[0168]根据以上实施方案的一个方面，所述至少一种生物活性剂是亲水性的。
[0169]在一个实施方案中，本发明提供了一种微球，其包括:改性纤维素；和至少一种生物活性剂。
[0170]根据以上实施方案的一个方面，该生物活性剂选自亲水性生物活性剂、蛋白质治疗剂、生物制剂和它们的组合组成的组。
[0171]根据以上实施方案的一个方面，所述微球通过以下方法形成:使包括溶剂的改性纤维素溶液与所述至少一种生物活性剂接触以形成非连续相液体；使该非连续相液体与连续相液体接触以形成乳液；以及使所述乳液与第三相液体接触以便从所述乳液中萃取出溶剂，由此形成多个微球。
[0172]根据以上实施方案的一个方面，所述第三相液体可与所述连续的组合物和所述非连续的组合物混溶。
[0173]根据以上实施方案的一个方面，所述第三相液体选自肉豆蘧酸异丙酯、己烷、甘油三酯和它们的组合组成的组。
[0174]根据以上实施方案的一个方面，所述第三相液体以所述连续相液体的大约130体积％至大约170体积％的量存在。
[0175]根据以上实施方案的一个方面，所述改性纤维素溶液的形成包括:在惰性气氛中使改性纤维素与溶剂接触以形成溶胀的改性纤维素；将所述溶胀的改性纤维素混合物调整到第一温度；在调整到第一温度之后，在惰性气氛中使所述溶胀的改性纤维素与盐接触以形成改性纤维素溶液；以及将所述改性纤维素溶液调整到大约90°C至大约120°C的第二温度。
[0176]根据以上实施方案的一个方面，所述第一温度为大约115°C至大约145°C且所述第二温度为大约90°C至大约120°C。
[0177]根据以上实施方案的一个方面，所述溶剂选自N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮以及它们的组合组成的组。
[0178]根据以上实施方案的一个方面，所述盐选自卤化锂、卤化钠、卤化钾以及它们的组合组成的组。
[0179]根据以上实施方案的一个方面，所述连续相选自基于植物的油、基于石油的油、基于硅氧烷的油和它们的组合组成的组。
[0180]在一个实施方案中，本发明提供了一种用于形成微球的方法，其包括:形成包括至少一种生物活性剂和改性纤维素的第一多个微球；使所述第一多个微球与可生物降解的聚合物溶液接触以形成非连续相液体；使该非连续相液体与连续相液体接触以形成乳液；并且从所述乳液中萃取第二多个微球，该第二多个微球包含所述第一多个微球。[0181]根据以上实施方案的一个方面，所述至少一种生物活性剂选自亲水性生物活性剂、蛋白质治疗剂、生物制剂和它们的组合组成的组。
[0182]根据以上实施方案的一个方面，所述可生物降解的聚合物是脂肪族聚酯。
[0183]根据以上实施方案的一个方面，该脂肪族聚酯选自聚丙交酯、聚丙交酯-共-聚乙交酯、聚丙交酯-聚己内酯和它们的组合组成的组。
[0184]根据以上实施方案的一个方面，所述连续相液体包括至少一种乳化剂和水。
[0185]在一个实施方案中，本发明提供了一种微球，其包括包封了至少一种其他微球的第一可生物降解聚合物，该至少一种其他微球包括第二可生物降解聚合物和至少一种生物活性剂，其中所述第一可生物降解聚合物和所述第二可生物降解聚合物不同并且所述第一可生物降解聚合物或所述第二可生物降解聚合物中的至少一种是改性纤维素。
[0186]根据以上实施方案的一个方面，所述第一可生物降解聚合物或所述第二可生物降解聚合物中的至少一种是脂肪族聚酯。
[0187]根据以上实施方案的一个方面，该脂肪族聚酯选自聚丙交酯、聚丙交酯-共-聚乙交酯、聚丙交酯-聚己内酯和它们的组合组成的组。
[0188]根据以上实施方案的一个方面，所述微球进一步包括至少一种其他生物活性剂。
[0189]根据以上实施方案的一个方面，所述至少一种生物活性剂选自亲水性生物活性剂、蛋白质治疗剂、生物制剂和它们的组合组成的组，且所述第一可生物降解聚合物是改性
纤维素。
[0190]在一个实施方案中，本发明提供了一种医疗产品，其包括至少一种由改性纤维素溶液形成的可控降解涂层、膜或纤维。
`[0191]根据以上实施方案的一个方面，该溶液通过以下方法形成:在惰性气氛中使改性纤维素与溶剂接触以形成溶胀的改性纤维素；将所述溶胀的改性纤维素混合物调整到第一温度；在惰性气氛中使所述溶胀的改性纤维素与盐接触以形成改性纤维素溶液；以及将所述改性纤维素溶液调整到第二温度。
[0192]根据以上实施方案的一个方面，所述纤维、涂层或膜中的至少一种通过从溶液中蒸发溶剂而形成。
[0193]根据以上实施方案的一个方面，所述纤维、涂层或膜中的至少一种通过在基质上沉积改性纤维素溶液并且从所述溶液中蒸发溶剂而形成。
[0194]根据以上实施方案的一个方面，所述第一温度为大约115°C至大约145°C且所述第二温度为大约90°C至大约120°C。
[0195]根据以上实施方案的一个方面，所述溶剂选自N，N_ 二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮以及它们的组合组成的组。
[0196]根据以上实施方案的一个方面，所述盐选自卤化锂、卤化钠、卤化钾以及它们的组合组成的组。
[0197]根据以上实施方案的一个方面，所述改性纤维素是氧化纤维素且所述纤维、涂层或膜中的至少一种包括氧化纤维素，该氧化纤维素具有的氧化度是溶解之前的氧化纤维素的氧化度的大约80%至大约120%。
[0198]根据以上实施方案的一个方面，所述纤维、涂层或膜中的至少一种包括氧化纤维素，该氧化纤维素具有的分子量是溶解之前的氧化纤维素的分子量的大约80%至大约120%。
[0199]根据以上实施方案的一个方面，所述改性纤维素溶液与至少一种生物相容性增塑剂接触。
[0200]根据以上实施方案的一个方面，所述至少一种生物相容性增塑剂选自卵磷脂、癸二酸二丁酯、柠檬酸、聚乙二醇、聚丙二醇和它们的组合组成的组。
[0201]在一个实施方案中，本发明提供了一种方法，其包括:在惰性气氛中使改性纤维素与溶剂接触以形成溶胀的改性纤维素；将所述溶胀的改性纤维素混合物调整到第一温度；在惰性气氛中使所述溶胀的改性纤维素与盐接触以形成改性纤维素溶液；将所述改性纤维素溶液调整到低于所述第一温度的第二温度；以及由该改性纤维素溶液形成纤维、涂层或膜中的至少一种。[0202]根据以上实施方案的一个方面，所述纤维、涂层或膜中的至少一种通过从溶液中蒸发溶剂而形成。
[0203]根据以上实施方案的一个方面，所述第一温度为大约115°C至大约145°C且所述第二温度为大约90°C至大约120°C。
[0204]根据以上实施方案的一个方面，所述溶剂选自N，N- 二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮以及它们的组合组成的组。
[0205]根据以上实施方案的一个方面，所述盐选自卤化锂、卤化钠、卤化钾以及它们的组合组成的组。
[0206]根据以上实施方案的一个方面，所述改性纤维素是氧化纤维素且所述纤维、涂层或膜中的至少一种包括氧化纤维素，该氧化纤维素具有的氧化度是溶解之前的氧化纤维素的氧化度的大约80%至大约120%。
[0207]根据以上实施方案的一个方面，所述纤维、涂层或薄膜中的至少一种包括氧化纤维素，该氧化纤维素具有的分子量是溶解之前的氧化纤维素的分子量的大约80%至大约120%。
[0208]根据以上实施方案的一个方面，所述方法进一步包括使所述改性纤维素溶液与至少一种生物相容性增塑剂接触。
[0209]根据以上实施方案的一个方面，所述至少一种生物相容性增塑剂选自卵磷脂、癸二酸二丁酯、柠檬酸、聚乙二醇、聚丙二醇和它们的组合组成的组。
【专利附图】

【附图说明】
[0210]下面将参考附图描述本发明的不同实施方案，其中:
[0211]图1是根据本发明用于溶解纤维素的体系的示意图；
[0212]图2是根据本发明的双重包封微球的示意图；
[0213]图3是根据本发明的多重包封微球的示意图；
[0214]图4是根据本发明的包括多种生物活性剂的多重包封微球的释放曲线图；
[0215]图5是根据本发明的包括单一生物活性剂的多重包封微球的释放曲线图；
[0216]图6是根据本发明的溶解的氧化纤维素的色谱图；
[0217]图7是根据本发明的溶解的未改性纤维素的色谱图；
[0218]图8A-B是根据本发明的氧化纤维素微球的扫描电镜图像；[0219]图9A-B是根据本发明的包括18%负载量的维生素B-12的氧化纤维素微球的扫描电镜图像；
[0220]图10A-B是根据本发明的包括布比卡因游离碱的氧化纤维素微球的扫描电镜图像；
[0221]图1lA-B是根据本发明的包括盐酸盐形式布比卡因的氧化纤维素微球的扫描电镜图像；
[0222]图12是根据本发明的对于维生素B-12的紫外光-可见光光谱标准校准曲线；图13A-B是根据本发明的包括30%负载量的维生素B-12的氧化纤维素微粒的扫描电镜图像；[0223]图14A-B是根据本发明的包括25%负载量的维生素B_12的氧化纤维素微粒的扫描电镜图像；
[0224]图15是根据本发明的载有顺-二氯二氨合钼(II)的氧化纤维素微球的光学显微镜图像；
[0225]图16是根据本发明的包封了图15的载有顺-二氯二氨合钼(II)的氧化纤维素微球的聚D，L-丙交酯微球的光学显微镜图像；
[0226]图17是根据本发明的图16的微球的横截面的扫描电镜图像；
[0227]图18是根据本发明的氧化纤维素的电导滴定曲线图；以及
[0228]图19是根据本发明的氧化纤维素的pH-值滴定曲线图。
【具体实施方式】
[0229]本发明提供了一种用于溶解纤维素的体系和方法。在实施方案中，本发明提供了一种使用极性质子惰性溶剂和盐的方法，其以逐步的方式添加以便溶解氧化的或未改性的纤维素。根据本发明的溶解方法通过在惰性和干燥气氛中进行该方法、以特定的次序引入盐、在预定的温度下和时间内加热该溶液并且使溶液上的剪切力最小化而使氧化纤维素的降解最小化。
[0230]正如本发明所述，纤维素包括天然(例如未改性的)或改性(例如处理过的)纤维素，它们包括但不限于氧化纤维素、烷基纤维素、羟烷基纤维素、纤维素醚、纤维素酯、硝化纤维素、它们的组合，等等。合适的改性纤维素衍生物的其他实例包括但不限于甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟丁基甲基纤维素、醋酸纤维素、丙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙酸邻苯二甲酸纤维素、羧甲基纤维素、三乙酸纤维素和硫酸纤维素钠盐。
[0231]本发明所使用的氧化纤维素表示通过氧化使至少一部分羟基基团被羧基、醛基和/或酮基团取代的纤维素。氧化纤维素可以使用任何本领域技术人员掌握的技术形成。例如，纤维素可以通过将其暴露于氧化介质而氧化，所述氧化介质例如压缩的或超临界的流体，包括但不限于二氧化氮、二氧化碳、它们的组合，等等。在实施方案中，所述氧化介质可以包括压缩的或超临界的流体的组合，例如溶解在二氧化碳中的二氧化氮。在大约20°C至大约60°C下、在实施方案中大约30°C至大约45°C的温度下且在大约20巴至大约250巴的压力，并且在大约30巴至大约90巴的实施方案中，纤维素材料可以在氧化介质中暴露大约20分钟至大约24小时，在实施方案中暴露大约I小时至大约5小时。使用压缩的流体的氧化纤维素材料的方法已经公开，例如在美国专利申请公开第2008/0194805号，在此将其通过引用全部并入本发明。制备氧化纤维素材料的其他方法也已经公开，例如美国专利第3，364，200,4, 626，253,5, 484，913和6，500，777号，在此将其中的每一个的全部的公开内容都通过引用并入本发明。
[0232]现在转向图1，其提供了根据本发明的溶解纤维素，包括氧化纤维素的体系。体系10包括反应器容器12，其可以是三颈圆底烧瓶。该反应器容器12包括气体入口 14和气体出口 16，二者均连接到惰性气体源(未显示)。所述反应器容器12还可以包括任何数量的入口、套管和其他连接件以方便分别向容器12添加反应剂和/或从其中除去产物。氧化纤维素的溶解可以作为连续法或分批法进行。
[0233]该溶解过程在惰性、即无氧气且干燥的气氛中进行。在实施方案中，反应器容器12可以在开始溶解过程之前通过使惰性气体经由入口 14和出口 16循环通过反应器容器12而用惰性气体净化。该气体还可以在溶解过程中穿过反应器容器12循环。合适的惰性气体包括但不限于氮气和稀有气体(noble gases)，例如氦气、氖气、氩气和它们的组合。
[0234]首先，通过任何合适的入口向反应器容器12中添加溶剂。在实施方案中，用于溶解氧化纤维素的溶剂可以是任何极性质子惰性有机溶剂，其具有大约175°C至大约205°C的沸点，在实施方案中沸点为大约180°C至大约202°C。合适的溶剂包括但不限于N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)和它们的组合。
[0235]也可以将惰性气体引入(例如通过其中鼓气泡)所述溶剂以除去水分和溶解于其中的氧气。然后将纤维素加入所述溶剂中并且可以通过搅拌器18搅拌以使纤维素溶胀。搅拌在相对低速下进行以防止纤维素的降解。搅拌可以是大约每分钟100转(rpm)至大约500rpm，在实施方案中为大约150rpm至大约250rpm。如上所述，所述反应器容器12可以是圆底容器，其进一步通过搅拌器18使赋予纤维素的剪切力最小化。
·[0236]所述溶剂和氧化纤维素的混合物可以加热到大约115°C至大约145°C的温度，在实施方案中为大约120°C至大约140°C，在进一步的实施方案中为大约130°C至大约135°C。在实施方案中，使用根据本发明的方法溶解的氧化纤维素的氧化度可以是大约0.2至大约
1.0，在实施方案中该氧化度为大约0.3至0.9，在进一步的实施方案中为大约0.5至大约0.7。本发明中使用的术语“氧化度”指的是纤维素的羧基基团与羟基基团的比例。所述“氧化度”还指的是全部纤维素样品的平均氧化度。不受任何特殊理论的限制，可以认为溶剂和氧化纤维素混合物的温度取决于氧化纤维素的氧化度。随着氧化度的增加，溶胀氧化纤维素所需要的温度降低。相反，随着氧化度的降低，溶胀氧化纤维素所需要的温度升高。使溶解过程期间纤维素的加热最小化。加热纤维素会导致其降解，包括氧化纤维素的反应性基团的破坏和分子量的降低。
[0237]可以将溶剂和具有大约0.5或更高氧化度的氧化纤维素的混合物加热到大约115°C至大约135°C的温度，在实施方案中该温度为大约125°C至大约130°C。可以将溶剂和具有大约0.25至大约0.5的氧化度的氧化纤维素的混合物加热到大约130°C至大约145°C的温度，在实施方案中，该温度为大约135°C至大约140°C。
[0238]由于其相对高的极性，溶剂首先溶胀纤维素。氧化纤维素的溶胀可以持续大约I小时至大约4小时,在实施方案中其为大约1.5小时至大约2.5小时。氧化纤维素溶胀后，降低混合物的温度。在实施方案中，在加入盐之前，氧化纤维素的混合物可以冷却到大约90°C至大约120°C的温度，在实施方案中，该温度为大约100°C至大约110°C。
[0239] 不受任何特殊理论的限制，可以认为将盐引入混合物中能够使盐插入到纤维素中。用溶剂溶胀纤维素增强了盐向纤维素中的引入，其反过来又影响最终的纤维素的溶解。在实施方案中，所述盐可以是任何卤化碱盐。合适的盐包括但不限于卤化锂，例如氟化锂、氯化锂、溴化锂和碘化锂；卤化钠，例如氟化钠、氯化钠、溴化钠和碘化钠；卤化钾，例如氟化钾、氯化钾、溴化钾和碘化钾；以及前述物质的任意组合。该盐以氧化纤维素的大约0.1重量％至3重量％的量存在，在实施方案中为氧化纤维素的大约0.25重量％到大约2重量％。常规的溶解方法依赖更高的盐浓度以溶解未改性的纤维素，这对于溶解氧化纤维素来说是不合适的。较低的盐浓度阻止或减少了氧化纤维素的降解，包括上述的氧化纤维素的反应性基团的破坏和分子量降低。
[0240]溶解过程是以逐步的方式进行的，即，首先在引入盐之前，纤维素在溶剂中溶胀，这允许纤维素在比通常要求高于150°C的温度的常规方法更低的温度下溶解。在较低温度下的逐步溶解过程还阻止或减少了氧化纤维素的降解，包括上述氧化纤维素的反应性基团的破坏和分子量降低。在实施方案中，溶解的氧化纤维素的氧化度可以是处理之前的，即未溶解的、氧化纤维素的氧化度的大约80%至大约120%，在实施方案中，其为大约90%至大约110%。在实施方案中，溶解的氧化纤维素的分子量可以是处理之前的，即未溶解的、氧化纤维素的分子量的大约80%至大约100%，在实施方案中，其为大约90%至大约95%。本发明中使用的术语“分子量”指的是纤维素的重均分子量(Mw)。术语“分子量”还指的是整个纤维素样品的平均分子质量。未溶解的(例如溶解前)氧化纤维素可以具有大约50000道尔顿至大约500000道尔顿的分子量，在实施方案中，该分子量为大约100000道尔顿至大约400000道尔顿。
[0241]如果氧化纤维素没有充分溶解，该方法可以在搅拌下继续并且加热到大约40°C至大约80 V的较低温度下，在实施方案中，该温度为大约50°C至大约60 V，其持续时间为大约I小时至大约5小时,在实施方案中，该时间为大约2小时至大约3小时,直到氧化纤维素溶解。得到的氧化纤维素溶液包括以大约5毫克/毫升(mg/mL)至大约25mg/mL的浓度存在的氧化纤维素，在实施方案中，该浓度为大约lOmg/mL至大约20mg/mL。
[0242]图1的体系还可以用于溶解未改性的纤维素。溶解未改性的纤维素的方法可以使用与上述用于溶解氧化纤维素相同的溶剂。首先，未改性的纤维素在溶剂中溶胀。溶剂和未改性的纤维素的混合物可以加热到大约135°C至大约165°C的温度，在实施方案中该温度为大约145°C至大约155°C。由于其相对高的极性，溶剂首先溶胀纤维素。未改性的纤维素的溶胀可以持续大约I小时至大约4小时,在实施方案中其为大约1.5小时至大约2.5小时。未改性的纤维素溶胀之后，降低混合物的温度。在实施方案中，未改性的纤维素的混合物可以在加入盐之前冷却到大约140°C至大约160°C的温度，在实施方案中该温度为大约145°C至大约155°C。
[0243]盐以未改性的纤维素的大约0.1重量％至10重量％的量存在，在实施方案中，其为未改性的纤维素的大约0.5重量％至大约9重量％。如果未改性的纤维素没有充分溶解，则该方法可以在搅拌下继续进行并且加热到较低的温度，大约40°C至大约80°C，在实施方案中，该温度为大约50°C至大约60°C，持续时间为大约12小时至大约36小时，在实施方案中，该时间为大约16小时至大约24小时，直到未改性的纤维素溶解。[0244]之后，可以使用溶解的氧化纤维素形成大颗粒、微粒或纳米颗粒。在本申请中，术语“大颗粒”、“大球”、“大胶囊”、“微粒”、“微球”、“微囊”、“纳米颗粒”、“纳米球”和“纳米胶囊”表示任何具有任何规则或不规则的形状和大约0.001 u m至大约2mm的尺寸的颗粒，在实施方案中该尺寸为大约0.01 ii m至大约1mm。
[0245]颗粒的形成可以作为与溶解过程一起的连续法(例如，使溶液经受高剪切力，加入中和剂和/或加入阳离子)或分批法进行。在实施方案中，纤维素颗粒可通过在溶剂或非溶剂、中和剂、具有多价阳离子的水溶液和它们的组合的存在下使溶解的纤维素经受高剪切力(例如，在高剪切设备中，如搅拌器、挤出机，等等)而形成。
[0246]本发明中使用的术语“非溶剂”使用其广义的含义并且包括纤维素不能溶于其中的任何物质或物质的混合物。合适的溶剂和共溶剂包括但不限于NMP、DMAc和水溶液，以及它们的组合。合适的非溶剂包括但不限于烷烃、油脂甘油、二醇类和它们的组合。溶剂和非溶剂以纤维素的大约I重量％至大约45重量％的量存在，在实施方案中，其为纤维素的大约5重量％至大约30重量％，在实施方案中，其为纤维素的大约10重量％至大约20重量％。
[0247]在实施方案中，氧化纤维素颗粒可以通过使溶解的纤维素与具有中和剂的水溶液接触而形成。溶解的纤维素和水性中和溶液还可以经受高剪切力。在实施方案中，所述中和剂可以用于中和纤维素中的羧酸侧基(pendant carboxyl acid groups)以调整最终的颗粒尺寸和形态，因此本发明的中和剂还可以指的是“碱性中和剂”。根据本发明可以使用任何合适的碱性中和试剂。在实施方案中，合适的碱性中和试剂可以包括无机碱性试剂和有机碱性试剂。合适的碱性试剂可以包括氨、氢氧化铵、氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化锂、碳酸钾、碳酸氢钾和它们的组合，等等。合适的碱性试剂还可以包括具有至少一个氮原子的单环化合物和多环化合物，例如举例来说有仲胺，其包括氮杂环丙烷、氮杂环丁烷、哌嗪、哌唆、吡唆、双吡唆、三联吡唆、二氢吡唆、吗啉、N-烷基吗啉、I，4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷，1，8_ 二氮杂二环十一烷，1，8_ 二氮杂二环十一碳烯、二甲基化的戊胺、三甲基化的戊胺、嘧啶、吡咯、吡咯烷、吡咯烷酮、吲哚、二氢吲哚、二氢茚酮、苯并偶氮酮(benz indazone)、咪唑、苯并咪唑、咪唑啉酮、咪唑啉、嚼唑、异噁唑、噁唑啉、噁二唑、噻二唑、咔唑、喹啉、异喹啉、萘啶、三嗪`、三唑、四唑、吡唑、二氢吡唑和它们的组合。在实施方案中，单环和多环化合物可以在环上的任何碳位取代或未取代。
[0248]中和剂可以作为固体使用，例如举例来说有氢氧化钠薄片，并且其可以溶解在水中以形成水溶液。中和剂可以添加到氧化纤维素中使溶液的PH值为大约5至大约9，在实施方案中其为大约6至大约8。正如以上指出的，可以添加碱性中和剂以中和纤维素所带有的羧酸基团(例如氧化纤维素)。纤维素颗粒的形成中侧链羧酸的中和是通过使来自羧酸基团阴离子电荷的颗粒间斥力最小化而实现。因此，碱性中和剂的添加使包括带有羧酸基团的纤维素乳液的pH值升至大约5至大约12，在实施方案中，该pH值为大约6至大约11。
[0249]在实施方案中，氧化纤维素颗粒可以通过使溶解的纤维素与具有多价阳离子的水溶液接触而形成，该多价阳离子包括二价和三价阳离子。溶解的纤维素和阳离子溶液还可以经受高剪切力。在实施方案中，纤维素颗粒可以通过连续的两相喷雾制备而形成，其中首先将阳离子溶液喷在基质上，之后喷涂溶解的纤维素溶液。在进一步的实施方案中，如下面进一步详述的，阳离子溶液可以与氧化纤维素溶液结合以原位形成交联的凝胶。[0250]合适的阳离子包括但不限于钙(Ca+2)、钡(Ba+2)、锌(Zn+2)、镁(Mg+2)、铁(Fe+2，Fe+3)、钼(Pt+4)、铬(Cr+6)和它们的组合。在实施方案中，阳离子可以通过溶解合适的阳离子的盐而引入，其包括但不限于卤化物、硫酸盐、碳酸盐、磷酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、氧化物、乙酸盐和它们的组合等。阳离子可以以氧化纤维素的大约0.01重量％至25重量％的量存在，在实施方案中，其为氧化纤维素的大约I重量％至大约18重量％，在实施方案中其为氧化纤维素的大约2重量％至大约15重量％，这取决于氧化纤维素溶液最终的用途。阳离子通过交联位于氧化纤维素上的羧酸侧基而而起到交联剂的作用，由此形成纤维素颗粒。可以使用储存了水性阳离子溶液和氧化纤维素溶液的两区室喷雾装置(例如微流化装置)，该装置同时喷出溶液，由此混合颗粒并且形成沉积在基质(例如组织)上的颗粒。用于混合两种组分的应用设备已经在共同所有的美国专利第7，611，494、8，033，483、8，152，777号和美国专利申请公开第2010/0065660和2010/0096481号中公开，在此所有这些的全部内容通过引用并入本发明。
[0251]在实施方案中，由本发明的溶解的氧化纤维素形成的氧化纤维素颗粒的氧化度可以是处理之前的，即未溶解的、氧化纤维素的氧化度的大约80%至大约120%，在实施方案中，其为大约90 %至大约110 %。在实施方案中，氧化纤维素颗粒的分子量可以是处理之前的，即未溶解的、氧化纤维素的分子量的大约80%至大约100%，在实施方案中，其为大约90%至大约95%。未溶解的(例如溶解前)氧化纤维素可以具有大约50，000道尔顿至大约500，000道尔顿的分子量，在实施方案中其为大约100，000道尔顿至大约400，000道尔顿。
[0252]溶解的纤维素和/或纤维素颗粒可以用于形成适合各种手术和创伤应用的各种医疗产品。根据本发明的医疗产品可以是任何适合被粘附或植入组织、身体器官或内腔中的任何结构体，包括但不限于微粒和纳米颗粒，织物和无纺织物，涂层、贴片、膜、泡沫、撕裂层、脱脂棉拭子、组织移植物、移植片固定模、支架、支持物、创伤敷料、网状织物和/或组织增强物。
[0253]在实施方案中，正如上面指出的，一种或多种生物活性剂可以添加到溶剂中以便使生物活性剂混合到氧化纤维素 溶液中，然后可以将该溶液用于形成多种医疗产品。包括极性和非极性化合物的多种生物活性剂可溶解于上述适用于形成根据本发明的氧化纤维素溶液的溶剂中。在实施方案中，生物活性剂还可以在氧化纤维素颗粒形成之后加入。术语“生物活性剂”和“活性治疗剂”(ATA)可互换使用并且在其最广泛的含义中包括任何具有临床用途的物质或物质的混合物。因此，生物活性剂本身，例如染料或香精可以具有或可以不具有药理活性。可选择性地，生物活性剂可以是任何提供治疗或预防效果的试剂，可以是影响或参与组织生长、细胞生长、细胞分化的化合物，可以是抗粘连化合物，可以是能够激活生物行为(例如免疫应答)的化合物，或者其可以在一种或多种生物过程中起到任何其他的作用。可以预料的是生物活性剂可以以任何合适的实体形式应用于本发明的医疗产品中，例如膜、粉末、液体、凝胶等。
[0254]可以根据本发明使用的生物活性剂类别的实例包括抗粘连剂、抗微生物剂、止痛剂、退热剂、麻醉剂、抗癫痫剂、抗组胺剂、抗炎剂、心血管药、诊断剂、类交感神经药、类胆碱药、抗毒蕈碱药，止痉挛药、激素、生长因子、肌肉松驰剂、肾上腺素能神经元阻滞剂、抗肿瘤药、免疫原性剂、免疫抑制剂、胃肠道药、利尿剂、类固醇、脂质、脂多糖、多糖、血小板激活药、凝血因子和酶。当然也可以使用生物活性剂的组合。
[0255]抗粘连剂可以用于防止在植入的医疗产品和与目标组织相对的周围组织之间形成粘连。此外，抗粘连剂可以用于防止在涂覆的植入医疗产品和包装材料之间形成粘连。这些试剂的一些实例包括但不限于亲水性聚合物，例如聚(乙烯基吡咯烷酮)，羧甲基纤维素、透明质酸、聚环氧乙烷、聚乙烯醇和它们的组合。
[0256]合适的抗微生物剂包括三氯生(还称作2，4，4'-三氯-2'羟基二苯基醚)、氯己定和其盐(包括醋酸氯己定、葡萄糖酸氯己定，盐酸氯己定和硫酸氯己定)、银和其盐(包括乙酸银，苯甲酸银、碳酸银、柠檬酸银、碘酸银、碘化银、乳酸银、月桂酸银、硝酸银、氧化银、棕榈酸银、蛋白银和磺胺嘧啶银)、多粘菌素、四环素、氨基糖苷类(例如妥布霉素和庆大霉素)、利福平、杆菌肽、新霉素、氯霉素、咪康唑、喹诺酮类(例如噁喹酸、诺氟沙星、萘啶酸、培氟沙星、依诺沙星和环丙沙星)、青霉素(例如苯唑西林和哌拉西林)、壬苯醇醚9、夫西地酸、头孢菌素和它们的组合。此外，抗微生物蛋白质和肽，例如牛乳铁传递蛋白和乳铁蛋白B也可以作为生物活性剂被包括在本发明的生物活性涂层中。 [0257]其他生物活性剂包括:局部麻醉剂；非留体抗生育剂；拟副交感神经药；心理治疗剂；镇静剂；减充血药物；镇静催眠剂；类固醇；磺胺类药物；拟交感神经药；疫苗；维生素，例如维生素A、B-12、C、D，它们的组合等；抗疟疾药物；抗偏头痛剂；抗帕金森剂，例如左旋多巴；抗痉挛药物；抗胆碱剂(例如奥昔布宁)；止咳药；支气管扩张剂；心血管剂，例如冠状血管扩张剂和硝酸甘油；生物碱；止痛剂；麻醉药，例如可待因、二氢可待因酮、杜冷丁、吗啡等；非麻醉剂，例如水杨酸盐、阿司匹林、扑热息痛、d-丙氧酚等；类阿片受体拮抗剂，例如纳曲酮和纳洛酮；抗癌药物；抗惊厥药物；止吐剂；抗组胺剂；抗炎剂，例如激素剂、氢化可的松、去氢氢化可的松、强的松、非激素剂、别嘌呤醇、消炎痛、保泰松等；前列腺素和细胞毒性药物；化学治疗剂，雌激素；抗细菌剂；抗生素；抗真菌药物；抗病毒剂；抗凝血剂；抗惊厥药；抗抑郁药；抗组胺剂；以及免疫剂。
[0258]合适的生物活性剂的其他实例还包括生物制剂和蛋白质治疗剂，例如病毒，细菌，脂质体，氨基酸，细胞，肽，多肽和蛋白质，同型物，突变蛋白和它的活性片段，例如免疫球蛋白，抗体，细胞因子(例如淋巴因子，单核因子、趋化因子)，凝血因子，造血因子，白介素(IL-2，IL-3，IL-4，IL-6)，干扰素(^ -1FN、a -1FN和y -1FN)，促红细胞生长素，核酸酶，肿瘤坏死因子，集落刺激因子(例如GCSF、GM-CSF、MCSF)，胰岛素，抗癌剂和肿瘤抑制剂，血蛋白，纤维蛋白，凝血酶，纤维蛋白原，合成凝血酶，合成纤维蛋白，合成纤维蛋白原，促性腺激素(例如FSH、LH、CG等)，激素和激素类似物(例如生长激素)，疫苗(例如肿瘤、细菌和病毒抗原)；促生长素抑制素；抗原；凝血因子；生长因子(例如神经生长因子，类胰岛素生长因子)；骨形成蛋白，TGF-B,蛋白质抑制剂,蛋白质措抗剂和蛋白质激动剂,核酸,例如反乂分子，DNA、RNA、RNAi ;低聚核苷酸，多核苷酸和核酶。
[0259]本发明还提供了用于生产微球的组合物和方法，所述微球将一种或多种生物活性剂包封在氧化纤维素中。合适的生物活性剂在上文中已经更详细的进行了说明。氧化纤维素微球可以具有大约80%至大约120%的生物活性剂负载量，在实施方案中为大约90%至大约110%，在进一步的实施方案中为大约95%至大约105%，在其他实施方案中为大约98%至大约102%。
[0260]合适的氧化纤维素，由于其溶解于上述极性溶剂中，因此允许形成包括包封在氧化纤维素中的亲水性生物活性剂的微球。这可以通过使用油包油型乳液的方法、然后在萃取介质中的溶剂萃取步骤来实现。本发明中使用的术语“乳液”指的是两种或更多种不混溶的液体的混合物，其中一种液体形成连续相且另一种液体形成非连续相。本发明中使用的术语“非连续相”和“分散相”可互换使用并且指的是通过连续相分散且可以包括生物活性剂、任选地包封有聚合物和/或相应的溶剂或溶剂化试剂的化合物。正如本发明中使用的，“连续”相指的是液体，例如油，其用于从非连续相中萃取溶剂或溶剂化试剂。这些液体通常与在非连续相中使用的溶剂不混溶。本发明中使用的术语“稀释剂”和“第三相”可互换使用并且指的是降低连续相粘度的液体，其与连续相混溶和/或从微球的表面除去残留的连续相。在实施方案中，稀释剂可以与非连续相不混溶。本发明中使用的术语“油包油”乳液表示其中连续相和非连续相都是有机液体的乳液。 [0261]在通过油包油溶剂萃取法形成可溶性氧化纤维素微球时，一种或多种亲水型生物活性剂可以添加到氧化纤维素溶液中并且充分混合以保证均匀的悬浮液或均相溶液。氧化纤维素可以以溶液的大约0.05重量％至45重量％的量存在于溶液中，在实施方案中，其为溶液的大约5重量％至大约30重量％，在实施方案中，其为溶液的大约10重量％至大约20
重量％。
[0262]生物活性剂和氧化纤维素溶液形成非连续相，其被逐滴添加到包括形成连续相的液体的容器中。所述连续相液体可以是任何合适的与用于形成氧化纤维素溶液的极性溶剂不混溶的非极性化合物。合适的连续相液体包括但不限于基于石油的油，例如、轻质、中等或重质矿物油(例如具有大约40个碳原子至大约60个碳原子的烷烃的混合物)，基于植物的油，例如棉籽油，基于硅氧烷的油以及它们的组合。在实施方案中，连续相可以包括两种或多种油，例如，举例来说有重油和轻油，其竞争性的用于非连续相的萃取。在实施方案中，重油和轻油以大约1: 5至大约1:1的比例存在，在实施方案中，其为大约1: 3至大约3: 4。非连续相液体可以以连续相液体的大约2体积％至大约40体积％的量存在，在实施方案中，其为大约5%至大约20%。
[0263]处理连续相的容器可以安装有隔板(baffle)。该容器可以包括具有叶轮的搅拌器，该叶轮被配置为以大约25rpm至大约60000rpm的速率旋转，在实施方案中，其为大约IOOrpm至大约15000rpm,在进一步的实施方案中其为大约250rpm至大约5000rpm。搅拌可以持续大约5秒至大约4小时,在实施方案中其为大约15秒至大约I小时。可以调整旋转的速率以获得期望的颗粒尺寸。微球的尺寸可以通过调整均化作用(例如非连续相和连续相的搅拌)的持续时间和速度、温度和/或压力、改变连续相和非连续相的比例、剪切速率和氧化纤维素与生物活性剂的分子量和浓度进行设计。
[0264]一旦完成非连续相溶液向连续相中的递送，可以向乳液中加入第三相以除去来自非连续相液体的溶剂。合适的第三相液体包括任何可以与连续相和非连续相液体混溶的化合物。由于溶剂在连续相液体中不混溶但是在第三相液体中混溶，因此发生溶剂的萃取。合适的第三相液体包括肉豆蘧酸异丙酯、己烷、正庚烷、甘油三酯和它们的组合。第三相液体以连续相液体的大约130体积％至大约170体积％的量存在，在实施方案中，其为大约140%至大约150%。
[0265]从连续相中除去溶剂有助于微球的形成，所述微球包括通过氧化纤维素包封的生物活性剂。该乳液可以搅拌大约I小时至大约24小时,在实施方案中其为大约2小时至大约5小时以帮助从微球中萃取极性溶剂。之后可以通过过滤收集微球并且洗涤(例如用正庚烷)以除去微球表面上任何痕量的连续相和非连续相液体。然后在氮气或氩气的保护下，可以收集微球并且将其转移到玻璃闪烁管中。
[0266]由于油包油型乳液不与这些生物活性剂的水屏障反应，因此氧化纤维素微球还适用于包封亲水性药物，例如盐酸布比卡因以及病毒、细菌、氨基酸、肽、蛋白质、脂质体、疫苗和它们的组合。
[0267]在其他实施方案中，氧化纤维素溶液还可以用于形成多种类型的纤维。在实施方案中，纤维可以是固体的、中空的、多孔的和它们的组合。纤维可以通过任何合适的方法，包括静电纺丝，溶液流延，挤出和它们的组合来形成。由氧化纤维素溶液形成的纤维可以用于形成多种医疗产品。根据本发明的医疗产品可以是任何适合被粘附或植入到组织中的结构。由纤维形成的合适的结构包括，例如膜、泡沫、撕裂层，脱脂棉拭子、组织移植物、移植片固定模、支架、支持物、创伤敷料、网状织物和/或组织增强物。在实施方案中，纤维可以用于形成无纺网状物或胶带，其可以用作被动止血物。由氧化纤维素溶液形成的纤维状网状物的无纺结构本身由于其过滤液体和/或气体的能力而被用作创伤敷料。
[0268]氧化纤维素溶液还可以用于形成膜和/或涂层。涂层或膜可以通过沉积溶液本身，或通过在基质上以溶液流延、浸溃、分层、压延、喷雾和它们的组合形成。蒸发溶剂，由此在基质上形成膜或涂层。膜可以使用本领域技术人员掌握的任何合适的方法通过将溶液施用在产品或其一部分的表面上而将膜结合到其他医疗产品上。
[0269]在实施方案中， 氧化纤维素溶液可以用于形成可喷雾的给药(delivery)工具。在进一步的实施方案中，所述氧化纤维素溶液可以与以下将进一步详细描述的形成凝胶或影响氧化纤维素沉淀的第二组合物相结合。
[0270]形成纤维、薄膜和其他医疗产品的溶液的粘度可以进行调整以获得期望的粘度。这可以通过添加一种或多种增塑剂实现。合适的增塑剂的实例包括任何可生物相容的增塑剂，例如卵磷脂、癸二酸二丁酯、柠檬酸、醇酯、聚乙二醇、聚丙二醇和它们的组合。
[0271]由溶解的氧化纤维素形成的医疗产品的用途包括封闭和修复内脏器官壁的缺陷和切口，包括由于肿瘤切除造成的切口、伤口、吻合和瘘管。该医疗产品可以改进胃肠道吻合的修复并且可以对瘘管的处理和防止提供有效的途径。该医疗产品还可以防止息肉切除术的并发症(例如出血和穿孔)。在实施方案中，该医疗产品可以用网状物(例如在基质网状物上形成)增强，用于腹股沟疝和/或切口疝的处理。
[0272]由氧化纤维素形成的医疗产品的体外和体内生物降解的速率可以通过控制得到的(例如溶解和处理的)氧化纤维素的初始氧化度进行调节。氧化纤维素的氧化度越高，其体外和体内生物降解的速率就越快。本发明提供了在溶解过程期间使氧化纤维素的降解最小化的方法，由此提供了具有期望氧化度的纤维素。更进一步的，纤维素的生物降解性可以通过在溶解期间调整分子量和氧化度进行控制以提供具有预期降解曲线的预期降解的氧化纤维素。可预期的降解曲线表示已知的或预定的用于估计氧化纤维素降解持续时间的降解速率。不实质性影响氧化度的溶解和处理使得最终产品(例如医疗产品)的生物可降解性是可预期的。因此，对氧化纤维素基体的降解速率的控制可以通过改变氧化度实现，由此控制生物活性剂的洗脱速率。氧化纤维素的氧化度还可以在溶解过程中调整以获得期望的氧化度。[0273]溶解的氧化纤维素可以用于形成原位凝胶。氧化纤维素溶液可以使用以上列出的方法、例如溶剂、条件等制备。氧化纤维素溶液可以具有大约7.0至大约10.0的pH值，在实施方案中其为大约8.0至9.5。氧化纤维素溶液可以与凝胶化组合物结合，该凝胶化组合物一旦与氧化纤维素溶液接触就会形成凝胶。凝胶可以用作密封组织的粘合剂和/或提供用于以下将进一步详细描述的生物活性剂的递送。
[0274]在实施方案中，氧化纤维素溶液可以与阳离子材料，例如阳离子多糖结合。在实施方案中，所述阳离子多糖可以是任选地在溶液中的壳聚糖，羧甲基甲壳素，瓜尔胶和它们的组合。壳聚糖是N-乙酰基-D-氨基葡萄糖(乙酰化单元)和D-氨基葡萄糖(非乙酰化单元)的天然线性共聚物。壳聚糖可以通过甲壳素的部分或全部脱乙酰化制备。甲壳素可以从天然原料中提取，例如乌贼，如虾的甲壳纲动物的外骨骼，或从如蘑菇的植物资源中提取。壳聚糖还可以是合成制备的或通过改性微生物例如细菌合成。
[0275]壳聚糖与如纤维素的其他多糖的粘合包括不同类型的相互作用，例如静电相互作用，氢键和疏水性相互作用，这导致与氧化纤维素离子交联。在某些情况中，壳聚糖是包含NH3+基团的阳离子聚合物。壳聚糖的正电荷伯胺基团吸引其他聚合物的阴离子基团。因此，壳聚糖和阴离子聚合物能够形成聚电解质配合物。聚电解质配合物的形成改进了聚合物的机械性质并且产生了新的结构，例如沉淀、膜、纤维和凝胶。
[0276]还可以通过在粘合配方的组分之间产生共价键增强配方的机械性质从而促进壳聚糖与其他聚合物的粘附。壳聚糖具有可以与羧基基团共价反应的NH2基团。因此，壳聚糖可以与具有羧基基团的官能化的聚合物混合，例如氧化纤维素。
[0277]壳聚糖可以具有大约1，000g/mol至大约5，000，000g/mol的分子量，在实施方案中，其为大约5，000g/mol至大约220，000g/mol。在实施方案中，壳聚糖具有大约450，OOOg/mo I至大约550，000g/mol的高分子量(HMW)。在其他实施方案中，壳聚糖具有大约50，OOOg/mo I至大约150，000g/mol的低分子量(LMW)。
[0278]在实施方案中，壳聚糖溶液可以通过使用化学计量量的酸，例如盐酸或乙酸将壳聚糖溶解在蒸馏水中以保证所有NH2基团完全质子化。最终的溶液可以包含大约0.5% (w/w)至大约5% (w/w)的壳聚糖,在实施方案中其为大约2% (w/w)至大约4% (w/w)的壳聚糖。壳聚糖溶液可以具有大约1.0至大约7.0的pH值，在实施方案中其为大约2.0至大约6.0。壳聚糖溶液的较低pH值允许pH值敏感性生物活性剂悬浮在氧化纤维素或壳聚糖中的一种溶液中而不会损害PH值敏感性生物活性剂的生物活性。
[0279]在实施方案中，会因高pH值而降低或破坏生物活性的生物活性剂，如包封了多肽的化学治疗剂可以悬浮在壳聚糖溶液中并且其一旦与氧化纤维素溶液接触就结合到原位形成的凝胶中。这种凝胶可以固定在目标位点上，例如器官、组织等并且锚定包封的肽，所述肽随后可以释放。一旦形成，得到的凝胶可以是中性PH值，或者可以使用壳聚糖溶液或氧化纤维素溶液的PH值调整该pH值以提供用于保持肽的生物活性的温和pH值环境。
[0280]另一种合适的用于与氧化纤维素溶液凝胶化的组合物包括多价阳离子的水溶液，其通过氧化纤维素和阳离子的离子交联形成凝胶。合适的阳离子包括但不限于钙(Ca+2)、钡(Ba+2)、锌(Zn+2)、镁(Mg+2)、铁(Fe+2，Fe+3)、钼(Pt+4)、铬(Cr+6)和它们的组合。在实施方案中，阳离子可以通过将合适的阳离子盐，其包括但不限于卤化物、硫酸盐、碳酸盐、磷酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、氧化物和它们的组合等溶解在合适的溶剂，例如水、甲醇、乙醇和它们的组合中而引入。阳离子的存在量为溶液的大约0.01重量％至25重量％，在实施方案中其为溶液的大约I重量％至大约18重量％，在实施方案中，其为溶液的大约2重量％至15重量％，从而获得相对氧化纤维素溶液期望的混合比例。氧化纤维素溶液和阳离子溶液形成可逆的离子交联凝胶。在实施方案中，该凝胶可以通过添加包括具有大于7.0的pH值的水溶液的阴离子溶液，例如尿素溶液，氨，氨基酸(例如赖氨酸和甘氨酸)，阴离子多糖(例如藻酸盐，右旋糖苷，羧甲基纤维素)和它们的组合而可逆的制备。
[0281]氧化纤维素溶液还可以与通过氧化纤维素的稀释和/或沉淀形成凝胶的沉淀和/或凝胶化组合物接触。沉淀可以通过使氧化纤维素溶液与包括溶剂或非溶剂的组合物接触而实现。合适的凝胶化组合物包括但不限于水，盐水，磷酸缓冲盐水和它们的组合。在实施方案中，还可以使用羧甲基纤维素(“CMC”)的水溶液。羧甲基纤维素可以以大约0.5重量或体积％至大约5重量或体积％存在于溶液中，在实施方案中其为大约I重量或体积％至大约2重量或体积％。
[0282]在实施方案中，任何具有一种或多种伯胺的交联剂(包括但不限于三赖氨酸，白蛋白、聚乙二醇胺和它们的组合)的水溶液，可以被用作沉淀凝胶化组合物。在进一步的实施方案中，任何合适的席夫碱化合物的水溶液也可以用作沉淀凝胶化组合物。本发明中使用的术语“席夫碱”化合物表示任何具有包括碳-氮双键且氮原子与具有通式的R1R2C =NR3的芳基或烷基基团相连的官能团的化合物，其中R3与R1和R2中的至少一个是芳基或烷基基团。合适的席夫碱化合物包括但不限于阿莫西林，头孢氨苄，2，2-二甲基苯并咪唑啉，2-甲基-2-乙基苯并咪唑啉，2-甲基-2-丙基苯并咪唑啉，2-甲基-2-丁基苯并咪唑啉，2-甲基-2-己基苯并咪唑啉，2-甲基-2-癸基苯并咪唑啉，2，2-二甲基-5-甲基苯并咪唑啉，2-甲基-2- 丁基-6-甲基苯并咪唑啉，2，2- 二乙基苯并咪唑啉，2，2- 二乙基苯并咪唑啉，2-乙基-2-己基苯并咪唑啉，2-甲基-2-异戊基-5-甲基苯并咪唑啉，2，2- 二辛基苯并咪唑啉，2，2- 二癸基苯并咪唑啉，2-丙基-2-戊基苯并咪唑啉，2，2- 二乙基-6-乙基苯并咪唑啉，2，2- 二丙基-5-异丙基苯并咪唑啉，2，2- 二丙基-5-甲基苯并咪唑啉，2，2- 二丁基-6-甲基苯并咪唑啉，2，2- 二丁基-6-十二烷基苯并咪唑啉，2-甲基-2-丙烯基苯并咪唑啉，2-乙基-2-丙烯基-5-甲基苯并咪唑啉，2-甲基-2- 丁烯基苯并咪唑啉，2-乙基-2- 丁烯基-6-甲基苯并咪唑啉，2，2-二己`基苯并咪唑啉，2，2-二己基-5-甲基苯并咪唑啉和它们的组合。席夫碱化合物和/或小分子交联剂溶液与氧化纤维素溶液的接触导致氧化纤维素的共价交联，其由此制备了凝胶。在实施方案中，水溶液可以包括CMC以及席夫碱化合物。
[0283]在实施方案中，一种或多种丙烯酸类聚合物的溶液也可以用于沉淀氧化纤维素以形成根据本发明的凝胶。合适的丙烯酸类聚合物包括但不限于基于甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸羟乙酯，甲基丙烯酸羟乙酯，丙烯酸甘油酯，甲基丙烯酸甘油酯，丙烯酸，甲基丙烯酸，丙烯酰胺，甲基丙烯酰胺和它们的组合的丙烯酸类聚合物。合适的溶剂包括丙酮、乙酸乙酯、二甲醚和它们的组合。
[0284]一旦氧化纤维素溶液与沉淀组合物接触，通过用于形成氧化纤维素溶液的溶剂的稀释并且后续沉淀氧化纤维素而原位形成凝胶。由于氧化纤维素溶液的极性溶剂与水和/或上述有机溶剂混溶，因此，氧化纤维素因为溶剂的稀释而以凝胶的形式沉淀出来。
[0285]在实施方案中，沉淀组合物可以包括生物活性剂，其可以悬浮在沉淀组合物中。在实施方案中，生物活性剂首先可以作为上述的多个微球悬浮在沉淀组合物中。然后微球可以再悬浮在氧化纤维素组合物和/或凝胶化组合物中。得到的氧化纤维素凝胶阻止了微球从目标位点上的迁移。
[0286]正如以上指出的，通过氧化纤维素溶液和凝胶化组合物形成凝胶可以用于将生物活性剂递送到组织，或者凝胶可以用于形成包含生物活性剂的制品或在其上的涂层。凝胶将生物活性剂、微球、微粒或它们的组合锚定在目标位点上，例如器官、组织等。包含生物活性剂的微球和微粒可以使用以上描述的方法通过在微球或微粒形成之前将期望的生物活性剂悬浮在氧化纤维素溶液中而形成。得到的颗粒可以悬浮在氧化纤维素溶液中，其随后可以与阳离子和/或壳聚糖溶液结合。这可以用于在期望的位点上确保存在生物活性剂，包括肿瘤切除位点处的化学治疗剂(例如顺-二氯二氨合钼(II))，以便从由此确保存在的凝胶和/或微粒中持续释放化学治疗剂。
[0287]凝胶化组合物和/或氧化纤维素溶液可以是液体形式并且可以放置在注射器或任何合适的给药工具中，例如喷雾器，用于即刻或稍后使用。该溶液可以放置在不同体积的给药工具中以便达到每种组分的特定比例。
[0288]溶液可以会集地(convergently)应用于期望的组织位点以便在其上形成凝胶。本发明中使用的术语“会集地”表示施用于基质(例如组织，医疗产品等)的组合物在施用过程(例如中段(mid-stream))期间或者在基质的表面上至少部分重叠。
[0289]用于形成凝胶的溶液还可以直接涂布在基质上，例如网状物。该基质可以通过在期望的溶液中浸泡并且干燥(例如在烘箱中或在层流净化器中)而制备。在实施方案中，该方法可以重复多次以确保适当的涂层，该涂层对对于所选的用途指征(例如腹膜外或腹膜内网状织物的固定、皮肤瓣闭合等)表现出所需的粘合性能。
[0290]可以调整每种组分的比例以提供期望的配方。每种配方的特征都在于其混合比(MR)。本发明中使用的术语“混合比”表示相对于存在于氧化纤维素上的游离羧基基团的量来说，造成凝胶化的化合物和/或反应性基团(例如，壳聚糖的游离氨基和/或阳离子的含量)的量。该混合比可以至少为大约1，在实施方案中为大约I至大约40，在进一步的实施方案中为大约10至大约30。在实施方案中，凝胶的每种组分都可以在使用pH调整之前用缓冲液稀释。
[0291]本发明还提供了制造微球的组合物和方法，所述微球具有其中包封了一种或多种APIs或生物活性剂的额外的微球。图2显示了其中包封了一种或多种微球22的微球20。本发明中使用的“多重包封的微球”表示单个较大的微球20中包封一种或多种小微球22，例如颗粒、球体、胶囊和它们的组合。在实施方案中，多重包封的微球以相同或不同的负载水平包封一种或多种生物活性剂。
[0292]在所谓的“初级包封”中，可溶性氧化纤维素可以用于包封生物活性剂、水溶性化合物、水敏感性化学治疗剂和/或活性药物成分，由此形成氧化纤维素微球，例如上述的微球22。可溶性氧化纤维素的初级包封可以使用乳液基溶剂蒸发和/或萃取方法进行，包括但不限于单乳液法，例如水包油(o/w)和油包水(w/o),双乳液法,例如水包油-油包水(w/o/w)和水包油-油包固体(s/o/w)，以及基于非乳液的方法，例如流化床、喷雾干燥和流延/研磨法。初级氧化纤维素微球可以随后进一步包封在其他可生物降解的聚合物中，而不是氧化纤维素中，在所谓的“二级包封”中形成包封了微球22的微球20。[0293]本发明中使用的关于材料的术语“可生物降解的”是指材料能够无害地被身体吸收的性质。在本申请中，术语“可生物降解的”、“可生物再吸收的”、“可生物侵蚀的”和“可生物吸收的”可互换使用并且意在表示材料在身体条件(例如酶降解或水解)下分解或者失去结构完整性、或者在体内在生理条件下崩解(物理或化学地)以至于降解产物在给定的时间段后被身体排出或吸收的特征。该时间段可以有所不同，从大约I小时到大约几个月或更长，这取决于材料的化学特性。在实施方案中，该材料可以完全被吸收，只要未吸收的物质不会造成健康风险并且是可生物相容的。[0294]氧化纤维素微球可以使用上述油包油型乳化工艺形成。然后氧化纤维素微球可以通过使用基于乳液的溶剂蒸发法进一步微囊化，其中氧化纤维素微球悬浮在可生物降解聚合物的溶液中，或者交联并且进一步在另一种氧化纤维素微囊化工艺中包封。该溶液可以包括任何合适的可生物降解聚合物、溶剂和任选的乳化剂和/或表面活性剂。在实施方案中，额外的生物活性剂可以添加到可生物降解聚合物溶液中，其可以与包括在氧化纤维素微球中的生物活性剂相同或不同。在进一步的实施方案中，基于期望用途和/或者多重包封微球(例如改变释放速率)的性能特点，一些轮次的包封可以不包括生物活性剂。
[0295]用于形成根据本发明的微球的合适的可生物降解聚合物包括但不限于脂肪族聚酯，聚酰胺，多元胺，聚亚烷基草酸酯，聚(酸酐)，聚酰胺酯，共聚(醚-酯)，聚(碳酸酯)(包括酪氨酸衍生的碳酸酯)，聚(羟基烷酸酯)(如聚(羟基丁酸)、聚(羟基戊酸)和聚(羟基丁酸酯))，聚酰亚胺碳酸酯，聚(亚氨基碳酸酯)如聚(双酚A-亚氨基碳酸酯等)，聚原酸酯，聚氧杂酯(包括具有胺基的那些聚氧杂酯)，含磷氮链聚合物，聚(富马酸亚丙酯)(poly (propylene fumarates)),聚氨酯,聚合物药物(如聚二氟缩松醇(polydiflunisol)、多聚体阿司匹林和蛋白质治疗剂),生物改性(例如蛋白质、肽)的可生物吸收聚合物和共聚物、嵌段共聚物、均聚物、共混物和它们的组合。
[0296]更具体地，脂肪族聚酯包括但不限于聚丙交酯，聚丙交酯-共-乙交酯，聚丙交酯-聚己内酯，丙交酯(包括乳酸，D-，L-和内消旋丙交酯)的均聚物和共聚物，乙交酯(包括乙醇酸)，e-己内酯，对二氧环己酮(I，4_ 二氧六环-2-酮)，三亚甲基碳酸酯(1，3_ 二氧六环-2-酮)，三亚甲基碳酸酯的烷基衍生物，A-戊内酯，(6-丁内酯，Y-丁内酯，e-癸内酯，羟基丁酸酯，羟基戊酸酯，I，4- 二氧杂环庚烷-2-酮(包括其二聚体I，5，8，12-四氧杂环十四烷_7，14- 二酮)，1，5- 二氧杂环庚烷-2-酮，6，6- 二甲基-1，4- 二氧六环_2_酮，
2,5-二酮吗啉,新戍内酯，a , a - 二乙基丙内酯，碳酸亚乙酯(ethylene carbonate),草酸亚乙酷(ethylene oxalate)，3—甲基 _1，4~ 二氧TK环 _2，5~ 二丽，3，3— _.乙基 _1，4~ 二氧六环-2.5- 二丽，6,8_ 二氧杂二环辛烧 ~1~ 丽(6,8-dioxabicycloctane-7_one)和它们的聚合物共混物以及共聚物。
[0297]用于形成用于二级包封的非连续相的可生物降解聚合物溶液的合适的溶剂包括但不限于乙酸乙酯、二氯甲烷、全氯乙烷，三氯乙烯，六氟异丙醇(HFIP)，氯仿，四氢呋喃，二甲基甲酰胺以及ICH Q3C(国际标准联合会-用于制药过程的残留溶剂)中列出的那些药用溶剂和它们的组合。
[0298]乳化剂可以以溶剂的大约0.01重量和/或体积％至大约25重量和/或体积％的量存在，在实施方案中，其为溶剂的大约0.1重量和/或体积％至大约10重量和/或体积％，在进一步的实施方案中其为溶剂的大约0.5重量和/或体积％至大约5重量和/或体积％。对于油包油的方法，乳化剂的使用是任选的。合适的乳化剂包括但不限于水溶性聚合物，例如聚乙烯醇(“PVA”)、聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)、聚乙二醇(PEG)、聚丙二醇(PPG)、PLURONICS?、TWEENS?、多糖、磷脂和它们的组合。
[0299]用于次级包封的连续相还可以包括表面活性剂以稳定微球并且调整生物活性剂的负载效率。可以使用一种、两种或多种表面活性剂。可以使用的表面活性剂的实例包括，例如聚丙烯酸，纤维素甲醚(methalose)，甲基纤维素，乙基纤维素，丙基纤维素，羟乙基纤维素，羧甲基纤维素，聚环氧乙烷十六烷基醚，聚环氧乙烷十二烷基醚，聚环氧乙烷辛基醚，聚环氧乙烷辛基苯基醚，聚环氧乙烷油烯基醚，聚环氧乙烷山梨醇单月桂酸酯，聚环氧乙烷十八烷基醚，聚环氧乙烷壬基苯基醚，二烷基苯氧基聚(乙烯基氧)乙醇，泊洛沙姆(polyoxamers),它们的组合等。
[0300]氧化纤维素微球的次级包封可以包括交联所述微球以稳定后续的包封并且随后在上述可生物降解聚合物溶液中形成微球的悬浮体。氧化纤维素微球可以使用上述任何种类的阳离子而被交联。然后悬浮液可以经涡流或密集搅拌以形成乳液。在实施方案中，氧化纤维素微球可以即刻悬浮在可生物降解聚合物溶液中而不必交联。
[0301]基于乳液的溶剂的蒸发可以通过以大约25rpm至大约60，OOOrpm的速率搅拌悬浮液或乳液而实现，在实施方案中，其为大约IOOrpm至大约15，OOOrpm,在进一步的实施方案中其为大约250rpm至大约5，OOOrpm。该乳液可以搅拌大约5秒至大约4小时的一段时间，在实施方案中其为大约15秒至大约I小时。搅拌还可以用于从乳液中除去非连续相溶剂，保留双重包封的微球。
[0302]对于第二轮包封，溶剂可以蒸发掉和/或萃取出来。溶剂蒸发和/或萃取后，乳液保留了由包封了氧化纤维素微球的可生物降解聚合物形成的微球。该乳液还包括悬浮在乳液中游离的未包封的氧化纤维素微球。双重包封或多重包封的微球的尺寸可以是大约0.001 Ii m至大约2mm,在一个实施方案中微球的尺寸可以是大约0.01 y m至大约Imm,在进一步的实施方案中微球的尺寸可以是大约0.1 y m至大约500 u m。微球的尺寸可以通过调节搅拌的持续时间和速度、温度 和/或压力、改变连续相和非连续相的比例、搅拌期间产生的剪切速率和可生物降解聚合物的分子量和浓度、乳化剂和表面活性剂以及本领域技术人员掌握的其他变量来进行调整。
[0303]通过氧化纤维素的初级包封保护了生物活性剂不受在任何后续包封中使用的有机溶剂的损害。氧化纤维素可以用于包封亲水性和疏水性生物活性剂。虽然疏水性生物活性剂也可以使用包括其他可生物降解聚合物的乳液法包封，但是通过溶解的氧化纤维素进行的亲水性生物活性剂的包封是特别方便的。
[0304]可溶性氧化纤维素通过溶解在上述极性溶剂中，允许包括包封在氧化纤维素中的亲水性和/或疏水性生物活性剂的微球的形成，而其他可生物降解聚合物可以用于包封疏水性生物活性剂。使用氧化纤维素用于第一轮微包封是有利的，这是因为除了以上列举出的与氧化纤维素的溶解有关的溶剂，它并不溶解在大多数的极性或非极性溶剂中，因此这消除了第二轮包封期间微球溶解的风险。这允许之后又可以包封在另一种微球中的疏水性和亲水性生物活性剂的微囊化。
[0305]在实施方案中，任何微球的第一层可以使用可生物降解聚合物而不是使用上述包封法中的氧化纤维素形成，之后它可以进一步包封在氧化纤维素微球中。使用可生物降解聚合物的生物活性剂的初级包封可以使用基于乳液的溶剂蒸发法进行，其包括但不限于单乳液法，例如水包油(o/w)和油包水(w/o),双乳液法,例如水包油-油包水(w/o/w)和水包油-油包固体(s/o/w)，以及基于非乳液的法，例如流化床、喷雾干燥和流延/研磨法。
[0306]其中生物活性剂首先包封在可生物降解聚合物中，生物活性剂可以溶解在溶液中以形成非连续相。合适的用于溶解生物活性剂的溶剂包括水、盐水和醇，其实例包括甲醇、乙醇、它们的组合等。可生物降解聚合物还可以使用上述溶剂溶解以形成非连续相。如果期望微球负载的颗粒尺寸减小则可以将均质化用于非连续相。均质化可以通过现有技术中本领域技术人员掌握的任何合适的方法进行，其包括但不限于搅拌、研磨、热能、超声波能、它们的组合等。
[0307]基于乳液的溶剂蒸发可以通过以大约25rpm至大约60，OOOrpm的速率搅拌悬浮液或乳液实现，在实施方案中其为大约IOOrpm至大约15，OOOrpm,在进一步的实施方案中其为大约250rpm至大约5，OOOrpm。乳液可以搅拌大约5秒至大约4小时的一段时间,在实施方案中其为大约15秒至大约I小时。搅拌还可以用于从乳液中除去非连续相溶剂，保留双重包封的微球。
[0308]溶剂蒸发后，乳液保留了由包封了生物活性剂的可生物降解聚合物形成的微球。乳液还包括悬浮在乳液中的生物活性剂的游离的未包封的部分。微球的尺寸可以是大约0.001 Ii m至大约2mm,在实施方案中，微球的尺寸可以是大约0.01 u m至大约Imm,在进一步的实施方案中，微球的尺寸可以是大约0.1 ii m至大约500 u m。微球的尺寸可以通过调节搅拌的持续时间和速率、温度和/或压力、改变连续相和非连续相的比例、搅拌期间产生的剪切速率以及可生物降解聚合物的分子量和浓度、乳化剂和表面活性剂以及现有技术中本领域技术人员掌握的其他变量而进行调整。
[0309]由可生物降解聚合物而不是氧化纤维素形成的微球随后可以悬混在氧化纤维素的溶液中，其根据以上描述的方法形成。在通过油包油-油包固体溶剂萃取法形成可溶性氧化纤维素微球时，可以将可生物降解聚合物微球添加到氧化纤维素溶液中并且充分搅拌以保证均匀的悬混。氧化纤维素可以以溶液的大约I重量％至45重量％的量存在于溶液中，在实施方案中，其为溶液的大约5`重量％至大约30重量％，在实施方案中其为溶液的大约10重量％至大约20重量％。在实施方案中，其他生物活性剂可以添加到氧化纤维素溶液中，所述其他生物活性剂可以与可生物降解聚合物微球中的生物活性剂(例如亲水性和疏水性生物活性剂)相同或不同。
[0310]微球、氧化纤维素溶液和如果存在的其他生物活性剂形成非连续相，将其逐滴添加到包括形成连续相的液体的容器中。连续相液体可以是与用于形成氧化纤维素溶液的极性溶剂不混溶的任何合适的非极性化合物。合适的连续相液体包括但不限于轻质、中或重质矿物油(例如具有大约40个碳原子至大约60个碳原子的烷烃混合物)、棉籽油和它们的组合。其他连续相可以在乳化期间加入。非连续相液体可以连续相液体的大约2体积％至大约40体积％的量存在，在实施方案中其为大约5%至大约20%。
[0311]基于乳液的溶剂的蒸发可以通过以大约25rpm至大约60，OOOrpm的速率搅拌悬浮液或乳液而实现，在实施方案中，其为大约IOOrpm至大约15，OOOrpm,在进一步的实施方案中其为大约250rpm至大约5，OOOrpm。该乳液可以搅拌大约5秒至大约4小时的一段时间，在实施方案中其为大约15秒至大约I小时。搅拌还可以用于从乳液中除去非连续相溶剂，保留双重包封的微球。
[0312]一旦完成非连续相溶液向连续相中的转换，可以向乳液中加入第三相液体以除去或萃取来自非连续相液体的溶剂。合适的第三相液体包括任何可以与连续相混溶且可以与非连续相溶剂混溶的化合物。由于溶剂在连续相液体中不混溶但是在第三相液体中混溶，因此发生溶剂的萃取。合适的第三相液体包括肉豆蘧酸异丙酯、己烷、甘油三酯和它们的组合。第三相液体以连续相液体的大约130体积％至大约170体积％的量存在，在实施方案中，其为大约140%至大约150%。
[0313]从非连续相中萃取溶剂有助于双重包封微球的形成，其包括通过可生物降解聚合物而不是氧化纤维素包封生物活性剂并且之后进一步通过氧化纤维素包封。该乳液可以搅拌大约I小时至大约24小时，在实施方案中其为大约2小时至大约5小时以帮助从微球中萃取极性溶剂。之后可以通过过滤收集微球并且洗涤(例如用正庚烷)以除去微球表面上任何痕量的连续相和非连续相液体。然后可以在氮气或氩气的保护下收集微球并且将其转移到玻璃闪烁管中。在实施方案中，微球可以用阳离子溶液交联并且之后干燥。
[0314]在其他实施方案中，如图3所示，双重包封的微球32，例如包封了微球34的那些双重包封微球之后可以进一步包封在由可生物降解聚合物或氧化纤维素形成的其他微球30中，这取决于用于第二层包封中使用的材料。换言之，氧化纤维素用于每隔一轮(例如交替)的包封(例如微球30和34)，且其相邻轮次(例如微球32)是使用可生物降解聚合物而不是氧化纤维素形成的。因此，在其中溶解的氧化纤维素用于初始轮次包封(例如形成微球34)的实施方案中，可生物降解聚合物可以用于第二(例如形成微球32)、第四、第六等轮次并且氧化纤维素用于第三(例如形成微球30)、第五、第七等轮次。相反，在其中可生物降解聚合物用于初始轮次包封(例如形成微球34)的实施方案中，溶解的氧化纤维素可以用于第二(例如形成微球32)、第四、第六等轮次，且可生物降解聚合物用于第三(例如形成微球30)、第五、第七等轮次。使用溶解的氧化纤维素和/或可生物降解聚合物的后续包封可以以上述关于相应包封步骤的方式进行。
[0315]多重包封的微球提供了多种治疗优点，例如举例来说有如图4和5的曲线40和50显示的多重生物活性剂的连续释放。曲线40说明了多重包封的微球，例如微球30的释放曲线，其具有三种分别包封在微球30、32、34中的每一个中的特有的生物活性剂A、B和C。随着微球30降解，释放出生物活性剂A，同时释放曲线随着对应于微球30的降解的时间而衰减。这之后，首先包封的微球32开始降解，由此释放出生物活性剂B。最后，一旦微球34开始降解，就释放出第三生物活性剂C。生物活性剂A、B和C的释放曲线可以通过调节包封材料(例如氧化纤维 素和/或可生物降解聚合物)的量调节。在实施方案中，该释放曲线可以交迭以使一种生物活性剂(例如A)与另一种生物活性剂(例如B)同时释放。在其他实施方案中，基于期望的用途和治疗需要，每种生物活性剂的释放曲线可以是离散的(例如并不交迭)。
[0316]曲线50图示了多重包封微球的释放曲线，例如微球30，其具有包封在微球30、32和34中的每一个中的相同的生物活性剂A。与不同的生物活性剂A、B和C的多重释放曲线不同，包封了单独活性剂A提供了突释样(burst-like)的释放曲线，即随着各个微球30、32和34降解，都增加生物活性剂A的剂量。此外，多个层提供了进一步减慢生物活性剂的释放速率的有效的方法。[0317]多重包封的微球提供了独特的优点，这是使用常规的在单独的可生物降解微球中包封了一种或多种生物活性剂的微球不能达到的。在单独的微球中包封多种生物活性剂仅提供了多种生物活性剂的同时释放，而不是如图4所示的交错释放曲线。关于单独的生物活性剂，单独的微球不能在其降解期间进一步提供如图5所示的生物活性剂的突释和/或脉冲式释放。
[0318]多重包封的微球提供了更有效的生物活性剂的负载。在实施方案中，当使用油包油(o/o)乳液溶剂蒸发法将水溶性亲水性生物活性剂包封在作为包封的第一层的氧化纤维素中时，水溶性亲水性生物活性剂在富含油的疏水环境中没有损失。在第二轮次微囊化期间，例如在水包油o/w法中，水溶性亲水性生物活性剂已经具有保护层，其再次降低了生物活性剂损失到水性介质中，使得伴随着双重包封后产生了较高的生物活性剂负载。更有效的生物活性剂负载的优点用于包封高亲水性生物活性剂分子。 [0319]多重包封的微球进一步的提供了对脆弱的，即对环境条件更易受损的生物活性剂(例如生物制剂或蛋白质治疗剂)的额外保护。多重包封在控制它们的释放的同时保持它们的活性并且保护它们不变性的方面提供显著的优点。可行的是，例如，当包封的第一层以氧化纤维素实施时，提供了微囊化的第二(或后续)轮次中抵抗任何苛刻条件的保护性屏障。此优点提供了一些非常脆弱的生物治疗剂(例如蛋白质治疗剂)的有效包封和控制释放的可能性。
[0320]参考图2，多种包封还提供了同时释放多种生物活性剂的能力。生物活性剂A、B和C可以单独包封在微球22中，其之后包封在微球20中，这允许生物活性剂A、B和C同时释放，而同时保证这些分子不会在释放前相互反应。此外，外部包封可以不含任何生物活性剂并且可以起到缓冲剂的作用防止生物活性剂在外部包封生物降解前释放。
[0321]以下实施例用于说明本发明的实施方案。这些实施例仅仅意在说明并且并不意在限制本发明的范围。此外，除非另有说明，份数和百分数均为重量。本发明中使用的“室温”或“环境温度”指的是大约20°C至大约25°C的温度。
[0322]实施例
[0323]对比实施例1
[0324]本实施例描述了具有0.6的氧化度的氧化纤维素在包括8重量％的氯化锂(LiCl)和N-甲基-2-N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)的溶液中的不完全溶解。
[0325]首先将大约1.6克(g)的LiCl溶解在大约20毫升(mL)的DMAc中以形成8%的DMAc中的LiCl溶液。将大约20毫升(mL) 8% LiCl的DMAc溶液添加到反应器容器中，并且在氩气中加热到大约160°C。将大约149毫克(mg)具有0.6的氧化度的氧化纤维素加入反应器容器中。混合物加热大约1.17小时，冷却到环境温度并且将其从反应器容器中倒出。样品并没有完全溶解，并且观察到明显的褪色，这表明氧化纤维素发生了进一步的氧化。
[0326]对比实施例2
[0327]本实施例描述了具有0.6的氧化度的氧化纤维素在8重量％ LiCl的DMAc溶液中的不完全溶解。
[0328]将大约20mL以上对比实施例1中制备的8重量％ LiCl的DMAc溶液和大约90mg的具有0.6的氧化度的氧化纤维素添加到反应器容器中。将混合物在氩气下加热到大约150°C并且加热大约5.3小时，冷却到环境温度并且将其从反应器容器中倒出。样品并没有完全溶解，并且观察到明显的褪色，这表明氧化纤维素发生了进一步的氧化。
[0329]对比实施例3
[0330]本实施例描述了具有0.6的氧化度的氧化纤维素在水中的预处理。
[0331]将大约22mg具有0.6的氧化度的氧化纤维素放置在反应器容器中并且向其中添加大约0.66克去离子水。该混合物搅拌大约2分钟至大约3分钟的一段时间。然后在真空中除去水，并且将大约20mL来自对比实施例1的8重量％的LiCl的DMAc溶液加入反应器容器中。将混合物加热到大约155°C并且加热大约4.6小时。冷却到环境温度并且将其从反应器容器中倒出。样品并没有完全溶解，因此氧化纤维素在水中的预处理对溶解并没有明显的影响。
[0332]对比实施例4 [0333]本实施例描述了在惰性气氛中纤维素在包括I重量％的LiCl的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶液中的溶解。
[0334]将大约20mL的NMP和大约80mg的未改性纤维素添加到反应器容器中。该混合物在氩气中加热到大约150°C并且加热大约6小时，之后冷却到大约110°C，这之后将大约0.2g的LiCl添加到反应器容器中。在冷却到大约80°C之前，该反应器容器在大约110°C下保持额外的I小时。反应器容器在大约80°C下保持大约14.5小时，这之后观察到样品并没有溶解并且在反应器容器中观察到未改性的纤维素的断片，这表明1%的LiCl的NMP溶液不能完全溶解纤维素。
[0335]实施例1
[0336]本实施例描述了具有0.6的氧化度的氧化纤维素在包括I重量％的LiCl的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶液中的溶解。
[0337]将IOOmL三颈圆底烧瓶用作反应器容器并且其安装有气体入口、机械搅拌器和气体出口，然后将其与流速监控器相连。该烧瓶用氩气以大约0.4升每分钟(L/min)的速率净化大约5分钟，其通过流速监控器测量为每秒大约5个气泡。
[0338]将大约20mL无水NMP吸液到烧瓶中，然后其再次用氩气净化。将氩气流速调节到大约0.2L/min或者在流速监控器上观察为每秒大约2个气泡到每秒大约3个气泡。
[0339]将氦气管线连接到烧瓶上并且停止氩气流。将氦气管线插入反应器中并且淹没在液体水平线下，且将氦气的流速设定为大约0.2L/min以喷入NMP中。大约45分钟的喷射后，去掉氦气管线并且再次以大约0.2L/min的速率开启氩气流。
[0340]将大约80mg具有0.6的氧化度的氧化纤维素切割成大约0.5cmX0.5cm的正方形片。将氩气流暂时提高到大约0.4L/min并且将氧化纤维素加入烧瓶中，这之后将氩气流回复到大约0.2L/min。
[0341]混合物在大约200转每分钟(rpm)下搅拌。使用温度控制加热套将烧瓶加热到大约130°C至大约135°C。随着混合物的搅拌，在氩气中保持该温度大约2小时。之后，将混合物冷却到大约100°C至大约110°C的温度。
[0342]用氩气净化准备添加LiCl的闪烁管。在管中称重大约0.2克的无水LiCl。在将LiCl添加到反应器容器中的同时，暂时停止搅拌并且将氩气流动提高到大约0.4L/min。添加完LiCl之后，氩气流动回复到大约0.2L/min。以大约450rpm重新开始搅拌大约5分钟，并且之后将其降低到大约200rpm。[0343]将温度保持在大约100°C到大约110°C。加入LiCl之后大约5分钟用肉眼观察混合物并且之后每个15分钟观察一次以确定氧化纤维素是否溶解。观察到氧化纤维素已经被完全溶解。终止加热并且将溶液冷却到环境温度，且以大约200rpm搅拌。然后在氩气气氛下将该溶液转移到闪烁管中并且密封。将该溶液储存在环境条件下。
[0344]实施例2
[0345]本实施例描述了在环境气氛下具有0.6的氧化度的氧化纤维素在包括I重量％的LiCl的NMP溶液中的溶解。
[0346]除了在环境气氛中进行溶解以外，根据以上实施例1所列出的内容进行相同的步骤。观察到氧化纤维素已经被完全溶解。
[0347]实施例3
[0348]本实施例描述了在环境气氛下没有氦气喷射时具有0.6的氧化度的氧化纤维素在包括I重量％的LiCl的NMP溶液中的溶解。
[0349]除了在环境气氛中并且在没有氦气喷射下进行溶解以外，根据以上实施例1所列出的内容进行相同的步骤。观察到氧化纤维素已经被完全的溶解。
[0350]下表1总结了对实施例1-3的溶解的氧化纤维素测定的分子量。
[0351]表1
【权利要求】
1.一种方法，其包括: 形成改性纤维素溶液；并且 使所述改性纤维素溶液与至少一种多价阳离子接触以形成多个改性纤维素颗粒。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述改性纤维素溶液的形成包括: 在惰性气氛中使改性纤维素与溶剂接触以形成溶胀的改性纤维素； 将所述溶胀的改性纤维素混合物调整到第一温度； 在惰性气氛中使所述溶胀的改性纤维素与盐接触以形成改性纤维素溶液；以及 将所述改性纤维素溶液调整到低于所述第一温度的第二温度。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一种多价阳离子选自钙、钡、锌、镁、铬、钼和铁的阳离子组成的组。
4.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括剪切改性的溶液以形成多个改性纤维素颗粒。
5.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一温度为大约115°C至大约145°C并且所述第二温度为大约90°C至大约120°C。
6.根据权利要求2所述的方法，其中所述溶剂选自N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-批咯烷酮以及它们的组合组成的组。
7.根据权利要求2所述的方法，其中所述盐选自卤化锂、卤化钠、卤化钾以及它们的组合组成的组。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述改性纤维素是氧化纤维素。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个改性纤维素颗粒包括氧化度是溶解之前的氧化纤维素的氧化度的大约80%至大约120%的氧化纤维素。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个改性纤维素颗粒包括分子量是溶解之前的氧化纤维素的分子量的大约80%至大约120%的氧化纤维素。
11.一种方法，其包括: 形成氧化纤维素溶液；以及 使所述氧化纤维素溶液与至少一种多价阳离子接触以形成氧化度是溶解之前的氧化纤维素的氧化度的大约80%至大约120%的多个氧化纤维素颗粒。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述氧化纤维素溶液的形成包括: 在惰性气氛中使氧化纤维素与溶剂接触以形成具有大约0.2至大约1.0的氧化度的溶胀的氧化纤维素； 将所述溶胀的氧化纤维素调整到第一温度； 在惰性气氛中使所述溶胀的氧化纤维素与盐接触以形成氧化纤维素溶液；以及 将所述氧化纤维素溶液调整到低于所述第一温度的第二温度。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一温度为大约120°C至大约140°C并且所述第二温度为大约100°C至大约110°C。
14.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括剪切氧化的溶液以形成多个氧化纤维素颗粒。
15.根据权利要求12所述的方法，其中所述溶剂选自N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮以及它们的组合组成的组。
16.根据权利要求11所述的方法，其中所述盐选自卤化锂、卤化钠、卤化钾以及它们的组合组成的组。
17.根据权利要求11所述的方法，其中所述至少一种多价阳离子选自钙、钡、锌、镁、铬、钼和铁的阳离子组成的组。
18.一种方法，其包括: 形成改性纤维素溶液；以及 使所述改性纤维素溶液与至少一种多价阳离子接触以形成分子量是溶解之前的改性纤维素的分子量的大约80%至大约100%的多个改性纤维素颗粒。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述改性纤维素溶液的形成包括: 在惰性气氛中使改性纤维素与溶剂接触以形成溶胀的改性纤维素； 将所述溶胀的改性纤维素混合物调整到第一温度； 在惰性气氛中使所述溶胀的改性纤维素与盐接触以形成改性纤维素溶液；并且 将所述改性纤维素溶液调整到低于所述第一温度的第二温度。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述溶剂选自N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮以及它们的组合组成的组。
21.根据权利要求19所述的方法，其中所述盐选自卤化锂、卤化钠、卤化钾以及它们的组合组成的组。
22.根据权利要求19 所述的方法，其中所述第一温度为大约120°C至大约140°C并且所述第二温度为大约100°C至大约110°C。
23.根据权利要求18所述的方法，其进一步包括剪切所述改性纤维素溶液以形成多个改性纤维素颗粒。
24.根据权利要求18所述的方法，其中所述至少一种多价阳离子选自钙、钡、锌、镁、铬、钼和铁的阳离子组成的组。
25.根据权利要求18所述的方法，其中所述改性纤维素是氧化纤维素。
【文档编号】C08L1/04GK103588982SQ201310367279
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年6月28日 优先权日:2012年6月28日
【发明者】菲利普·布拉什科维奇, 瓦伦蒂诺·特拉蒙塔诺, 勒基特·厄里, 丹尼尔·S·科斯塔, 约书亚·肯尼迪, 赛义达·法努基 申请人:柯惠Lp公司